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Der Atomradius und der Ionenradius sind zwei Konzepte, die ähnlich, aber nicht gleich sind. Beide sind Maße für die tatsächliche Größe von Atomen bzw. Ionen. Dasselbe Element kann sowohl einen Atomradius als auch einen Ionenradius haben und kann sogar mehrere davon haben, abhängig von den unterschiedlichen Wertigkeiten, die es in den verschiedenen chemischen Verbindungen annehmen kann, die es bildet.
Als nächstes werden wir sehen, worauf sich diese beiden Konzepte beziehen und wie sie sich voneinander unterscheiden.
Was ist Atomradius?
Der Atomradius ist eine Eigenschaft chemischer Elemente, die definiert ist als die Hälfte des durchschnittlichen Abstands zwischen den Kernen zweier identischer Atome, die miteinander verbunden sind .
Es ist ein Konzept, das uns eine Vorstellung von der Größe von Atomen in ihrem elementaren Zustand gibt. Es muss jedoch darauf geachtet werden, den Atomradius nicht als Beweis dafür zu interpretieren, dass Atome Kugeln mit einem bestimmten Radius sind. Tatsächlich bestehen Atome aus einem Kern, der von einer Elektronenwolke umgeben ist, und diese Wolke ist im Allgemeinen alles andere als kugelförmig; es hat auch keine scharfen Grenzen, wie die meisten Abbildungen, die eine Darstellung des Atomradius zeigen, vermuten lassen.
Abgesehen davon besteht kein Zweifel daran, dass einige Atome größer sind als andere, und das Konzept des Atomradius ist sehr nützlich, um eine Vorstellung davon zu bekommen, welche größer und welche kleiner sind.
Wie wird der Atomradius bestimmt?
Der Atomradius kann aus der kristallinen Struktur der Elemente im Festkörper erhalten werden. Die kristalline Struktur kann wiederum durch die Technik der Röntgen-, Neutronen- oder Elektronenbeugung erhalten werden, eine Technik, durch die wir herausfinden können, wie die Atome in der Einheitszelle des Kristalls gepackt sind und welche Abmessungen diese Zelle hat. Sobald die Struktur gelöst ist und die Positionen aller Atome in der Elementarzelle bekannt sind, wird der Atomradius als halber Abstand zwischen den Kernen zweier benachbarter Atome berechnet.
Faktoren, die den Atomradius beeinflussen
Es gibt viele Faktoren, die den Atomradius beeinflussen und zu periodischen Schwankungen dieser Eigenschaft führen. Der wichtigste Faktor ist die effektive Kernladung, die nichts anderes ist als die tatsächliche elektrische Ladung, die die äußersten Elektronen durch die Abschirmung der innersten Elektronen spüren.
Da sich die effektive Kernladung von links nach rechts durch eine Periode des Periodensystems bewegt, werden die Valenzelektronen stärker vom Kern angezogen, sodass die äußerste Elektronenwolke kleiner wird. Die Folge davon ist, dass der Atomradius kleiner wird.
Wenn wir andererseits in der Tabelle eine Gruppe nach unten gehen, gehen wir von einem Energieniveau zu einem höheren, sodass der durchschnittliche Abstand zwischen den Elektronen und dem Kern zunimmt. Folglich nimmt der Atomradius von oben nach unten zu.
Was ist der Ionenradius?
Der Ionenradius ist ähnlich wie der Atomradius definiert, nur dass es sich hier um den Abstand zwischen den Kernen zweier einatomiger Ionen, eines Kations und eines Anions, handelt. Der Ionenradius ist der Abstand zwischen dem Kern eines Ions und seinen äußersten Elektronen, also seinen Valenzelektronen . Im Gegensatz zum Atomradius kann der Ionenradius nicht als halbe Entfernung zwischen zwei Ionen in einem Kristall berechnet werden, da sich Ionen gleicher Ladung nicht aneinander, sondern an Ionen entgegengesetzter Ladung binden. Der Gesamtabstand zwischen den Kernen zweier Gegenionen ist jedoch die Summe beider Ionenradien.
Wie wird der Ionenradius bestimmt?
Der Ionenradius wird genauso bestimmt wie die Atomradien, also durch Form und Abmessungen der kristallinen Struktur ionischer Festkörper. Diese Struktur wiederum kann durch Techniken wie Röntgenbeugung, Neutronenbeugung und Elektronenbeugung, um nur einige zu nennen, erhalten werden. Da es jedoch keinen direkten Weg gibt, den Radius eines bestimmten isolierten Ions zu bestimmen, ist es am besten, den Ionenradius eines zu schätzen und im Vergleich den der anderen Ionen zu finden, mit denen es assoziiert ist.
Der Ionenradius ist variabler als der Atomradius, da die Art der Ionenbindung in Abhängigkeit von den gebundenen Atomen variiert. Außerdem ist die ionische Bindung nie zu 100 % ionisch und hat immer einen variablen kovalenten Charakter, was dazu führt, dass der Ionenradius von einer Verbindung zur anderen variiert. Wenn also der Wert des Ionenradius eines bestimmten Ions angegeben wird, handelt es sich tatsächlich um einen Mittelwert aus einer großen Anzahl experimenteller Bestimmungen, weshalb sich die Ionenradien selten zu den tatsächlichen Abmessungen der kristallinen Zelle addieren.
Faktoren, die den Ionenradius beeinflussen
Abgesehen davon, dass er auch von der effektiven Kernladung beeinflusst wird, die von den Valenzelektronen gefühlt wird, ist der bestimmendste Faktor des Ionenradius eines Elements die Ladung des Ions.
Anionen, also solche Ionen, die einen Elektronenüberschuss haben und daher eine negative Nettoladung haben, haben normalerweise einen größeren Ionenradius als Kationen mit einer ähnlichen Anzahl von Elektronen. Je größer die vom Ion getragene Ladung ist, desto größer ist außerdem der Ionenradius für dasselbe Element.
Andererseits entstehen positiv geladene Ionen, also Kationen, durch die Abgabe von Elektronen aus dem neutralen Element. Dies verringert die Abstoßung zwischen den Elektronen und erhöht die effektive Kernladung, sodass sich die Elektronenwolke zusammenzieht und ein kleineres Ion entsteht. Je höher die Ladung des Ions ist, desto stärker kann sich die Elektronenwolke zusammenziehen, desto kleiner wird also der Ionenradius.
Zusammenfassung der Unterschiede zwischen Atomradius und Ionenradius
Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten Unterschiede zwischen Atom- und Ionenradien anhand verschiedener Kriterien zusammen:
| Kriterium | Atomfunk | Ionenradius |
| Definition | Halber mittlerer Abstand zwischen zwei verbundenen Atomkernen in einem reinen Element. | Der durchschnittliche Abstand zwischen dem Kern eines Ions und seinen äußersten oder Valenzelektronen. |
| dient | Schätze die Größe von Atomen. | Schätzen Sie die Größe der Ionen ab. |
| Art, für die es gilt | Neutrale Atome. | Ionen sowohl positiv als auch negativ und mit unterschiedlichen Ladungen. |
| Festlegung | Durch Beugungstechniken. Sie wird als halbe Distanz zwischen zwei verbundenen Kernen berechnet. | Durch Beugungstechniken. Der Radius eines Ions wird abgeschätzt und anhand dessen alle anderen im Vergleich bestimmt. |
| Genauigkeit | Sie kann mit guter Genauigkeit bestimmt werden. | Sie kann nicht mit guter Genauigkeit bestimmt werden. Es kann nur geschätzt werden. |
| periodischer Verlauf | Sie nimmt über einen Zeitraum ab und über eine Gruppe zu. | Sie nimmt bei positiver Ladung ab und bei negativer Ladung zu. Zwischen isoelektronischen Ionen nimmt sie mit der Ordnungszahl ab. |
| Variabilität | Es ist ein im Wesentlichen fester Wert für jedes Element. | Sie variiert für dasselbe Ion in Abhängigkeit von dem Gegenion, an das es in der ionischen Verbindung gebunden ist. |
Verweise
Chang, R. (2002). Physikalische Chemie (1. Aufl .). MCGRAW HILL BILDUNG.
Chang, R. (2021). Chemie (11. Aufl .). MCGRAW HILL BILDUNG.
Educaplus.org. (2021). Elementeigenschaften . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/radio-atomico.html
Atomradius und Ionenradius . (nd). Reine Chemie. https://es-puraquimica.weebly.com/radios-atomico-e-ionico.html
Begriff – Ionenradius . (nd). EHU.EUS. http://www.ehu.eus/imacris/PIE05/web/terminos/RadioIonico.htm
