Definitie en trend van ionenradius

De ionische straal (meervoud: ionische stralen) is de maat van het ion van een atoom in een kristalrooster. Het is de helft van de afstand tussen twee ionen die elkaar nauwelijks raken. Omdat de grens van de elektronenschil van een atoom enigszins wazig is, worden de ionen vaak behandeld alsof ze solide bollen zijn, gefixeerd in een rooster.

De ionische straal kan groter of kleiner zijn dan de atomaire straal (straal van een neutraal atoom van een element), afhankelijk van de elektrische lading van het ion. Kationen zijn meestal kleiner dan neutrale atomen omdat een elektron wordt verwijderd en de resterende elektronen strakker naar de kern worden getrokken. Een anion heeft een extra elektron, waardoor de elektronenwolk groter wordt en de ionische straal groter kan worden dan de atomaire straal.

Waarden voor ionische straal zijn moeilijk te verkrijgen en hangen meestal af van de methode die wordt gebruikt om de grootte van het ion te meten. Een typische waarde voor een ionenstraal zou zijn van 30 picometer (pm en equivalent aan 0,3 Angstrom A) tot 200 pm (2 A). Ionische straal kan worden gemeten met behulp van röntgenkristallografie of vergelijkbare technieken.

Ionische radiustrend in het periodiek systeem

Ionische straal en atomaire straal volgen dezelfde trends in het periodiek systeem:

• Naarmate je van boven naar beneden naar beneden beweegt, neemt de ionenradius van een elementengroep (kolom) toe. Dit komt omdat er een nieuwe elektronenschil wordt toegevoegd als u naar beneden beweegt in het periodiek systeem. Dit vergroot de totale grootte van het atoom.
• Terwijl u over een elementperiode (rij) van links naar rechts beweegt, neemt de ionenradius af. Hoewel de grootte van de atoomkern toeneemt met grotere atoomnummers die zich over een periode verplaatsen, neemt de ionische en atoomstraal af. Dit komt omdat de effectieve positieve kracht van de kern ook toeneemt, waardoor de elektronen strakker worden aangetrokken. De trend is vooral duidelijk bij de metalen, die kationen vormen. Deze atomen verliezen hun buitenste elektron, wat soms resulteert in het verlies van een volledige elektronenschil. De ionische straal van overgangsmetalen in een periode verandert echter niet veel van het ene atoom naar het volgende nabij het begin van een reeks.

Variaties in Ionische Radius

De atoomstraal noch de ionstraal van een atoom is een vaste waarde. De configuratie of stapeling van atomen en ionen beïnvloedt de afstand tussen hun kernen. De elektronenschillen van atomen kunnen elkaar overlappen en doen dit op verschillende afstanden, afhankelijk van de omstandigheden.

De "net nauwelijks aanrakende" atoomstraal wordt soms de van der Waals-straal genoemd, omdat de zwakke aantrekking door van der Waals-krachten de afstand tussen de atomen regelt. Dit is het type straal dat gewoonlijk wordt gerapporteerd voor edelgasatomen. Wanneer metalen in een rooster covalent aan elkaar zijn gebonden, kan de atoomstraal de covalente straal of de metaalstraal worden genoemd. De afstand tussen niet-metalen elementen kan ook de covalente straal worden genoemd.

Wanneer u een grafiek van ionenstraal of atoomstraalwaarden leest, ziet u waarschijnlijk een mengsel van metaalstralen, covalente stralen en van der Waals-stralen. Voor het grootste deel zijn de kleine verschillen in de gemeten waarden geen probleem. Wat belangrijk is, is het begrijpen van het verschil tussen atomaire en ionische straal, de trends in het periodiek systeem en de reden voor de trends.