Raza ionică

Raza ionică este o mărime structurală

Într-un cristal nu există o suprafață care să separe perfect doi ioni. Razele ionice sunt valori efective atribuite astfel încât distanțele interionice să poată fi descrise coerent.

Cationii sunt de obicei mai mici

Pierderea electronilor reduce repulsia electron–electron și poate elimina întregul înveliș exterior. Sarcina nucleară atrage mai puternic electronii rămași pe electron.

Anionii sunt de obicei mai mari

Adăugarea electronilor crește repulsia într-un nor cu aceeași sarcină nucleară. Norul se extinde, iar anionul este de regulă mai mare decât atomul neutru.

Seriile izoelectronice izolează efectul lui Z

O²⁻, F⁻, Na⁺, Mg²⁺ și Al³⁺ au câte 10 electroni. Raza scade în această ordine deoarece numărul de protoni crește de la 8 la 13 pentru aproape aceeași structură electronică.

Ce controlează valoarea tabelată

O rază ionică nu trebuie citită fără context structural.

Numărul de coordonare

Același ion poate avea raze tabelate diferite în coordonare 4, 6 sau 8. O coordonare mai mare este asociată în multe seturi de date cu o rază efectivă mai mare.

Starea de oxidare

Pentru același element, o sarcină pozitivă mai mare înseamnă mai puțini electroni și atracție efectivă mai puternică. Fe³⁺ este astfel mai mic decât Fe²⁺ în condiții de coordonare comparabile.

Configurația electronică și spinul

În ionii metalelor de tranziție, stările high-spin și low-spin pot avea dimensiuni diferite deoarece populația orbitalilor cu caracter antibonding și distribuția electronică se schimbă.

Consecințe chimice ale dimensiunii ionului

Raza influențează densitatea de sarcină și modul în care ionii interacționează cu vecinii lor.

Densitatea de sarcină

Un ion mic cu sarcină mare are câmp electrostatic intens. Al³⁺ polarizează mai puternic vecinii decât Na⁺, ceea ce poate mări caracterul covalent al interacțiunii.

Polarizabilitate

Anionii mari, cu electroni externi mai slab legați, sunt mai ușor de deformat. I⁻ este în general mai polarizabil decât F⁻.

Hidratare

Ionii mici și puternic încărcați atrag moleculele de apă foarte intens. Raza hidratată nu este aceeași cu raza cristalină: stratul de solvatare poate inversa impresia simplă despre mărimea ionului gol.

Energia de rețea

Pentru sarcini comparabile, ioni mai mici pot permite separări mai mici și atracții Coulomb mai puternice, ceea ce contribuie la energii de rețea mai mari.

Raporturile de raze au limite

Regulile de tip raport cation/anion pot sugera geometrii, dar legătura reală, covalența, presiunea și distorsiunile structurale fac imposibilă o lege universală bazată doar pe două raze.

Tendințe în tabelul periodic

Într-o familie de ioni cu aceeași sarcină, raza crește de regulă în josul grupului. Într-o serie izoelectronică, ea scade când Z crește. Cele două comparații folosesc mecanisme diferite.

Exerciții rezolvate

Comparațiile corecte specifică mai întâi electronii, sarcina și structura.