Iónový polomer
Iónový polomer je efektívna veľkosť priradená iónu v určitom štruktúrnom modeli. Obyčajne sa odvodzuje z medziiónových vzdialeností v kryštáloch, takže nie je pevnou hranicou elektrónového oblaku a závisí od náboja, koordinácie aj použitého súboru polomerov.
Katióny sa zmenšujú, anióny zväčšujú
Tvorba katiónu odstráni elektrón a niekedy celú vonkajšiu vrstvu; elektrónové odpudzovanie klesne a zostávajúce elektróny sú priťahované silnejšie. Na⁺ je preto výrazne menší než Na.
Anión prijme elektrón. Väčšie odpudzovanie v rovnakej vrstve elektrónový oblak rozšíri, preto je Cl⁻ väčší než Cl. Rozhoduje bilancia počtu elektrónov a príťažlivosti jadra.
Izoelektrónový rad
Pri iónoch s rovnakým počtom elektrónov rozhoduje najmä počet protónov. O²⁻, F⁻, Na⁺ a Mg²⁺ majú po 10 elektrónov, ale Z rastie od 8 do 12.
Vyššie Z sťahuje rovnakú elektrónovú populáciu silnejšie k jadru. Poradie od najväčšieho je O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺.
Porovnajte izoelektrónový rad
Oxidačný stav má význam
Pri rovnakom prvku vyšší kladný náboj obyčajne znamená menší polomer. Fe³⁺ je pri porovnateľnej koordinácii menší než Fe²⁺, pretože má menej elektrónov okolo rovnakého jadra.
Rozdiel ovplyvňuje dĺžky väzieb, mriežkovú energiu, ligandové pole aj štruktúru kryštálu. Tabuľka preto musí uvádzať konkrétny ión, nie iba prvok.
Koordinácia mení tabuľkovú hodnotu
Ten istý ión môže mať rôzne polomery pre koordinačné číslo 4, 6 alebo 8. Nie je to chyba; polomer je parameter odvodený z typických vzdialeností susedov v danom prostredí.
Pri porovnaní treba použiť rovnaký súbor dát, rovnaký oxidačný stav a kompatibilnú koordináciu. Miešanie konvencií môže vytvoriť falošné trendy.
Polomer neurčuje celú štruktúru
Pravidlá pomeru polomerov môžu byť užitočné, ale nie sú univerzálnym zákonom. Náboj, polarizácia, smerová kovalencia, mriežková energia, elektrónová štruktúra a teplota môžu byť rovnako dôležité.
Najspoľahlivejšie je porovnávacie použitie: zvoliť konzistentné hodnoty a spojiť rozdiel veľkosti s konkrétnou štruktúrnou alebo energetickou otázkou.
Porovnávajte skutočne porovnateľné hodnoty
Najlepšie porovnania iónových polomerov používajú rovnaký dátový súbor, kompatibilné koordinačné čísla a jasne určené oxidačné stavy. Až potom možno rozdiel spoľahlivo spojiť s dĺžkou väzieb, mriežkovou energiou alebo stabilitou štruktúry.
Izoelektrónové pravidlo je mimoriadne silné, pretože odstráni zmenu počtu elektrónov: pri rovnakej konfigurácii vedie väčší počet protónov k silnejšej príťažlivosti a menšiemu polomeru.
Vyriešené príklady
1. O²⁻, F⁻, Na⁺, Mg²⁺
Riešenie
Všetky majú 10 elektrónov; poradie je O²⁻ > F⁻ > Na⁺ > Mg²⁺.
2. Fe²⁺ alebo Fe³⁺?
Riešenie
Pri podobnej koordinácii je menší Fe³⁺.
3. Ca²⁺ pri koordinácii 6 a 8
Riešenie
Dve rôzne hodnoty môžu byť správne, pretože polomer závisí od koordinácie.