Jari-jari ion
Jari-jari ion adalah ukuran efektif yang diberikan kepada ion dalam lingkungan struktur tertentu, biasanya diturunkan dari jarak antarnukleus dalam kristal. Nilainya bukan jari-jari bola keras yang tetap tanpa memandang muatan, bilangan koordinasi, atau lingkungan ikatan.
Makna jari-jari ion
Jari-jari ion adalah model struktur
Awan elektron ion tetangga tidak memiliki batas tajam. Difraksi memberi jarak antarnukleus, lalu suatu skema membaginya menjadi kontribusi ion. Karena pembagian ini model, skema berbeda dapat memberi angka yang sedikit berbeda.
Melepas elektron biasanya membuat kation lebih kecil
Tolakan elektron–elektron berkurang sementara muatan inti tetap. Jika ionisasi menghilangkan seluruh kulit luar seperti Na→Na⁺, penyusutannya sangat besar. Dalam koordinasi sebanding, Fe³⁺ biasanya lebih kecil daripada Fe²⁺.
Menambah elektron biasanya membuat anion lebih besar
Elektron tambahan meningkatkan tolakan di daerah valensi tanpa menambah proton, sehingga awan elektron mengembang sampai keseimbangan baru. Untuk unsur dan keadaan sebanding, muatan yang lebih negatif umumnya berarti jari-jari lebih besar.
Apa yang mengendalikan ukuran ion
Deret isoelektronik memberi perbandingan paling bersih
O²⁻, F⁻, Na⁺, Mg²⁺, dan Al³⁺ masing-masing memiliki 10 elektron. Ketika jumlah elektron tetap, jari-jari turun kuat dengan bertambahnya proton: O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺ > Al³⁺.
Bilangan koordinasi mengubah jari-jari tabel
Ion yang sama dalam koordinasi 4, 6, atau 8 berada pada geometri dan jarak antarnukleus berbeda. Karena itu jari-jari Fe²⁺ koordinasi enam tidak boleh dicampur begitu saja dengan nilai koordinasi empat.
Keadaan oksidasi mengubah ukuran pada unsur yang sama
Keadaan positif lebih tinggi berarti lebih sedikit elektron dan tarikan efektif lebih kuat pada elektron yang tersisa, sehingga biasanya lebih kecil. Pada logam transisi, bandingkan pada koordinasi dan keadaan spin yang serupa.
Konsekuensi kimia ukuran ion
Kerapatan muatan menghubungkan jari-jari dengan polarisasi
Kation kecil bermuatan tinggi menghasilkan medan listrik lokal kuat dan dapat mendistorsi awan elektron anion tetangga. Jadi muatan dan ukuran harus dipertimbangkan bersama.
Daya polarisasi tinggi
Al³⁺ lebih kecil dan bermuatan lebih tinggi daripada Na⁺, sehingga lebih kuat mempolarisasi anion. Dalam gagasan Fajans, hal ini meningkatkan karakter kovalen pada sebagian ikatan yang sering disebut ionik.
Polarisabilitas tinggi
Anion besar dengan awan elektron menyebar lebih mudah berubah bentuk. I⁻ umumnya lebih mudah dipolarisasi daripada F⁻, sehingga jari-jari memengaruhi geometri dan sifat ikatan.
Tren periodik harus memisahkan kation dan anion
Pembentukan kation dapat menghilangkan satu kulit penuh, sedangkan anion meningkatkan tolakan dalam kulit yang sama. Perbandingan paling aman dilakukan pada muatan, koordinasi, atau deret isoelektronik yang sama.
Hidrasi dan energi kisi membuat ukuran ion tampak dalam kimia
Ion kecil bermuatan tinggi berinteraksi kuat dengan air dan memberi stabilisasi elektrostatik besar dalam kisi. Jari-jari karena itu memengaruhi entalpi hidrasi, kelarutan, mobilitas ion, dan kestabilan kristal.
Jari-jari ion tidak sendirian menentukan struktur kristal
Aturan rasio jari-jari hanyalah pendekatan awal. Arah ikatan, polarisasi, struktur elektron, suhu, dan tekanan juga menentukan struktur nyata.
Latihan
1. Urutan isoelektronik
Urutkan O²⁻, F⁻, Na⁺, Mg²⁺ dari terbesar ke terkecil.
Penyelesaian
Semuanya memiliki 10 elektron; makin besar muatan inti makin kecil jari-jari: O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺.
2. Ion besi
Dalam koordinasi dan spin yang sama, Fe²⁺ atau Fe³⁺ yang lebih kecil?
Penyelesaian
Fe³⁺ lebih kecil karena memiliki satu elektron lebih sedikit dengan muatan inti sama, sehingga elektron tersisa tertarik lebih kuat.
3. Menggunakan tabel jari-jari
Mengapa bilangan koordinasi perlu dicantumkan bersama jari-jari ion?
Penyelesaian
Nilai tabel diturunkan dari geometri kristal tertentu; koordinasi mengubah jarak antarnukleus dan pembagian ukuran efektif.