Mini-kurzus
Ionsugár
Az ionsugár egy ion effektív méretét jellemzi kristályban vagy más kémiai környezetben. Nem éles fizikai perem, hanem modellfüggő távolságparaméter. Kationok rendszerint kisebbek semleges atomjuknál, anionok pedig nagyobbak, mert az elektronvesztés és -felvétel megváltoztatja a nettó magvonzást és az elektron–elektron taszítást.
Kationképződés
Elektron eltávolításakor csökken az elektron–elektron taszítás, miközben ugyanaz a protonszám kevesebb elektront vonz. Ha a legkülső főhéj teljesen kiürül, a méret még erősebben csökkenhet. Ezért Na⁺ jóval kisebb a semleges Na atomnál.
Anionképződés
Elektronfelvétel növeli az azonos elektronfelhőn belüli taszítást és csökkenti az egy elektronra jutó effektív magvonzást. Ezért például Cl⁻ nagyobb a semleges Cl atomnál. A különbség nem pusztán „egy elektron térfogatának” hozzáadása, hanem az egész elektroneloszlás átrendeződése.
Izoelektronos sor
Azonos elektronszámú ionok összehasonlításánál a nagyobb protonszám erősebben húzza ugyanazt az elektronmennyiséget, ezért kisebb sugár várható. Például N³⁻, O²⁻, F⁻, Ne, Na⁺, Mg²⁺ sorban a méret általában csökken a protonszám növekedésével.
Koordinációs szám hatása
Táblázatos ionsugarak gyakran adott koordinációs számra vonatkoznak. Ugyanaz az ion nagyobb koordinációs környezetben kissé más effektív sugárral szerepelhet. Ezért kristályszerkezetek összevetésekor az oxidációs állapot mellett a koordinációt is ellenőrizni kell.
Oxidációs állapot
Azonos elem magasabb pozitív oxidációs állapotú ionja rendszerint kisebb. Fe³⁺ például kisebb Fe²⁺-nál hasonló koordinációban, mert kevesebb elektron marad ugyanakkora magtöltés mellett. Ez a méretkülönbség kristálykémiában és komplexstabilitásban is fontos.
Kristályrács és rácsenergia
Kisebb, nagyobb töltésű ionok között erősebb elektrosztatikus kölcsönhatás lehet, ami nagyobb rácsenergiához vezethet. Az ionsugár ezért közvetetten befolyásolja az olvadáspontot, oldhatóságot és szerkezeti típust, bár ezek több tényező eredői.
Nem abszolút gömbsugár
Az elektronfelhők átfednek, a kötés részben kovalens lehet, és különböző sugárskálák más felosztást alkalmaznak a mért mag–mag távolságra. Az ionsugár ezért hasznos összehasonlító modell, nem közvetlenül lemérhető kemény gömb sugara.
Próbáld ki
Melyik várhatóan kisebb az izoelektronos Na⁺ és Mg²⁺ ionok közül?
Megoldás
Mindkettőnek 10 elektronja van, de Mg²⁺ magjában 12 proton, Na⁺ magjában 11 proton található. A nagyobb magtöltés erősebben összehúzza az elektronfelhőt, ezért Mg²⁺ kisebb.