Jónaradíus
Þegar atóm missir eða tekur við rafeindum breytist bæði fráhrinding milli rafeinda og hlutfallsleg aðdráttur kjarnans. Katjónir eru því yfirleitt minni en hlutlausa atómið en anjónir stærri. Jónaradíus er þó enn líkan sem er leitt af byggingarvegalengdum, ekki hörð kúlumörk.
Hvað jónaradíus merkir
Jónaradíus er byggingarlíkan
Í kristalli eru mældar fjarlægðir milli jónakjarna. Þeim er skipt í virk framlög tveggja jóna með valinni radíusskala. Taflugildi gildir því fyrir ákveðna hleðslu, samhæfingartölu og oft ákveðna byggingarskilgreiningu.
Að fjarlægja rafeindir minnkar katjón yfirleitt
Færri rafeindir draga úr rafeinda–rafeinda-fráhrindingu. Ef jónun tæmir ysta aðalhvelið verður samdrátturinn sérstaklega mikill. Na⁺ er því mun minni en hlutlaust Na-atóm.
Að bæta við rafeindum stækkar anjón yfirleitt
Aukaráfeind eykur fráhrindingu á gildissvæðinu án þess að kjarnahleðslan aukist. Rafeindaskýið þenst því oft út og Cl⁻ er til dæmis stærra en hlutlaust Cl.
Hvað stjórnar stærð jóna
Samsæturafeindaröð einangrar áhrif kjarnahleðslu
O²⁻, F⁻, Na⁺, Mg²⁺ og Al³⁺ hafa öll tíu rafeindir. Þegar rafeindafjöldinn er sá sami verður aukinn róteindafjöldi aðalmunurinn og radíus minnkar þegar Z vex.
Samhæfingartala breytir töflugildinu
Sama jón getur haft mismunandi virkan radíus í fjór-, sex- eða átta-samhæfðu umhverfi. Þess vegna þarf að gefa samhæfingartölu með nákvæmum jónaradíus í kristalefnafræði.
Oxunarstig breytir stærð
Fyrir sama frumefni tengist hærra jákvætt oxunarstig yfirleitt minni radíus. Fe³⁺ er minni en Fe²⁺ við sambærilega samhæfingu því rafeindirnar sem eftir eru finna fyrir sterkari virkri kjarnatogun.
Efnafræðilegar afleiðingar jónastærðar
Hleðsluþéttleiki, skautun og bygging
Lítil jón með mikla hleðslu hefur háan hleðsluþéttleika. Rafsvið hennar getur aflagað rafeindaský nágrannajónar og aukið samgildan karakter tengingar miðað við einfalda jónalíkanið.
Mikil skautunargeta
Litlar og hátt hlaðnar katjónir eins og Al³⁺ hafa mikla skautunargetu. Þær toga sterkt í rafeindaþéttleika og geta haft áhrif á tengieðli, leysni og kristalbyggingu.
Mikil skautanleiki
Stórar anjónir með dreifðu rafeindaskýi, til dæmis I⁻, aflaga auðveldara en litlar þéttar anjónir. Þetta er hluti af eðlisfræðilegum grunni reglna Fajans.
Lotubundnar þróanir krefjast sambærilegra jóna
Ekki er skynsamlegt að teikna eina radíusör fyrir allar jónir í lotukerfinu því frumefni mynda mismunandi hleðslur. Bera þarf saman sömu hleðslugerð, samsæturafeindaröð eða sama samhæfingarumhverfi.
Vötnun og grindarorka
Litlar, hátt hlaðnar jónir binda vatnssameindir sterkt og hafa oft mikla vötnunarentalpíu. Lítil fjarlægð milli andstætt hlaðinna jóna getur einnig aukið Coulomb-aðdrátt og grindarorku.
Radíus einn spáir ekki fyrir um kristalbyggingu
Radíushlutföll eru gagnlegar þumalputtareglur, en raunveruleg bygging ræðst einnig af skautanleika, rafeindabyggingu, samgildum karakter, þrýstingi og hitastigi. Eitt hlutfall nægir því ekki.
Æfingar
Samsæturafeindaröð
Raðaðu O²⁻, F⁻, Na⁺ og Mg²⁺ frá stærsta til minnsta radíus.
Lausn
O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺. Allar jónirnar hafa tíu rafeindir, svo fleiri róteindir draga sama rafeindafjölda þéttar saman.
Fe²⁺ og Fe³⁺
Hvor jónin er yfirleitt minni við sömu samhæfingu, Fe²⁺ eða Fe³⁺?
Lausn
Fe³⁺, því meiri jákvæð hleðsla samsvarar sterkari virkri aðdráttarkrafti á rafeindirnar sem eftir eru.
Samhæfing
Af hverju þarf að tilgreina samhæfingartölu með nákvæmum jónaradíus?
Lausn
Vegna þess að virki radíusinn sem fæst úr kristalbyggingu breytist með fjölda nágrannajóna og rúmfræði umhverfisins.