Ізоелектронний ряд
Ізоелектронні частинки мають однакову загальну кількість електронів, але різний протонне число та/або заряд. Це особливо чисте порівняння, бо кількість електронів сталий, а вплив ядерний заряд на електронна хмара видно дуже чітко.
Класичний ряд із 10 електрони
O²⁻, F⁻, Ne, Na⁺, Mg²⁺ та Al³⁺ мають по 10 електрони, але Z=8,9,10,11,12,13.
Зі зростанням Z ті самі 10 електрони притягуються сильніше, тому характерний радіус зменшується.
Порядок радіусів
Якісний порядок: O²⁻>F⁻>Ne>Na⁺>Mg²⁺>Al³⁺.
Не потрібно запам’ятовувати всі радіуси окремо: той самий кількість електронів + більший ядерний заряд = сильніше стискання хмара.
Результат
Результат: e⁻
Як перевірити кількість електронів
Для катіон від атомний номер віднімають позитивний заряд: Na⁺ має 11−1=10 електрони. Для аніон додають величина негативного заряду: O²⁻ має 8+2=10.
Перед порівнянням розмір спершу переконайтеся, що видів справді ізоелектронний.
Однакова конфігурація — не однакові властивості
Для 10-види електронів базова конфігурація 1s²2s²2p⁶.
Але орбітальні енергії, радіус та енергія іонізації різні, бо ядерний потенціал змінюється з Z.
Енергетичні наслідки
Більший Z зазвичай сильніше зв’язує електрони і робить їх видалення важчим.
Точне енергетичне порівняння потребує багатоелектронний розрахунок, але радіус тенденції є одним із найчистіших якісний застосувань Z_ефф.
Інші ряди
N³⁻, O²⁻, F⁻, Ne та Na⁺ також утворюють 10-електронний ряд. Молекули CO, N₂ і NO⁺ можуть бути ізоелектронний за загальна кількість електронів.
Для молекули простий аргумент іонного радіуса уже не працює без урахування ядерний каркас.
Типова помилка
В ізоелектронний ряд не можна пояснювати розмір тим, що 'в однієї частинки більше електрони': кількість електронів однаковий.
Основна змінна — протонне число. Більший Z стягує ту саму електронне населення.
Хімічні наслідки
Однаковий кількість електронів не робить іони хімічно однаковими: заряд та радіус змінюються, тому змінюються енергія гідратації, гратчасті взаємодії і зв'язування ліганду.
Ізоелектронний ряд корисний саме тим, що ізолює вплив протонне число за сталої базової електронна конфігурація.
Розібраний приклад
Na⁺
Підрахунок електронів?
Розв’язання
10.
O²⁻ і Mg²⁺
Що більше?
Розв’язання
O²⁻.
Al³⁺
Положення за розмір?
Розв’язання
На малому кінці 10-електронний ряд.