원자 반경과 이온 반경의 차이

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원자 반경과 이온 반경은 유사하지만 동일하지는 않은 두 가지 개념입니다. 둘 다 각각 원자와 이온의 실제 크기를 측정한 것입니다. 동일한 원소가 원자 반지름과 이온 반지름을 모두 가질 수 있으며, 형성하는 서로 다른 화합물에서 가정할 수 있는 서로 다른 원자가에 따라 후자 중 여러 개를 가질 수도 있습니다.

다음으로 이 두 개념이 무엇을 의미하고 서로 어떻게 다른지 살펴보겠습니다.

원자 반경이란 무엇입니까?

원자 반경 은 함께 결합된 두 개의 동일한 원자 핵 사이의 평균 거리의 절반으로 정의되는 화학 원소의 특성입니다 .

기본 상태에서 원자의 크기에 대한 아이디어를 제공하는 개념입니다. 그러나 원자 반지름을 원자가 일정한 반지름을 가진 구체라는 증거로 해석하지 않도록 주의해야 합니다. 사실, 원자는 전자 구름으로 둘러싸인 핵으로 구성되며 이 구름은 일반적으로 구형이 아닙니다. 원자 반경의 표현을 보여주는 대부분의 삽화가 제안하는 것처럼 날카로운 경계도 없습니다.

그럼에도 불구하고 일부 원자가 다른 원자보다 크다는 것은 의심의 여지가 없으며 원자 반경의 개념은 어떤 것이 더 크고 어떤 것이 더 작은지를 파악하는 데 매우 유용합니다.

원자 반경은 어떻게 결정됩니까?

원자 반경은 고체 상태의 원소의 결정 구조에서 얻을 수 있습니다. 차례로, 결정 구조는 X선, 중성자 또는 전자 회절 기술을 통해 얻을 수 있으며, 이 기술을 통해 결정의 단위 셀에 원자가 어떻게 채워져 있고 해당 셀의 크기가 무엇인지 알 수 있습니다. 일단 구조가 풀리고 단위 셀에 있는 모든 원자의 위치가 알려지면 원자 반경은 인접한 두 원자의 핵 사이 거리의 절반으로 계산됩니다.

원자 반경에 영향을 미치는 요인

원자 반경에 영향을 미치고 이 속성의 주기적인 변화를 일으키는 많은 요인이 있습니다. 가장 중요한 요소는 유효 핵전하로, 가장 안쪽 전자가 차폐된 결과 가장 바깥쪽 전자가 느끼는 실제 전하입니다.

주기율표의 주기를 통해 왼쪽에서 오른쪽으로 이동함에 따라 유효 핵 전하가 증가하기 때문에 원자가 전자가 핵에 더 많이 끌리므로 가장 바깥쪽 전자 구름이 작아집니다. 그 결과 원자 반경이 감소합니다.

반면에 표의 그룹 아래로 내려갈수록 한 에너지 준위에서 더 높은 에너지 준위로 이동하므로 전자와 핵 사이의 평균 거리가 증가합니다. 결과적으로 원자 반경은 위에서 아래로 증가합니다.

이온 반경이란 무엇입니까?

이온 반경은 원자 반경과 유사한 방식으로 정의되지만, 이 경우 두 개의 단원자 이온, 양이온과 음이온의 핵 사이의 거리입니다. 이온 반경은 이온의 핵과 최외각 전자, 즉 원자가 전자 사이의 거리입니다 . 원자 반지름과 달리 이온 반지름은 결정에서 두 이온 사이의 거리의 절반으로 계산할 수 없습니다. 같은 전하의 이온이 서로 결합하지 않고 반대 전하의 이온과 결합하기 때문입니다. 그러나 두 반대 이온의 핵 사이의 총 거리는 두 이온 반경의 합입니다.

이온 반경은 어떻게 결정됩니까?

이온 반경은 원자 반경과 같은 방식으로, 즉 이온성 고체의 결정 구조의 모양과 치수를 통해 결정됩니다. 차례로, 이 구조는 X선 회절, 중성자 회절 및 전자 회절과 같은 기술을 통해 얻을 수 있습니다. 그러나 특정 고립 이온의 반지름을 결정하는 직접적인 방법이 없기 때문에 가장 좋은 방법은 하나의 이온 반지름을 추정하고 비교하여 관련된 다른 이온의 반지름을 찾는 것입니다.

이온 결합의 특성은 결합된 원자에 따라 달라지기 때문에 이온 반경은 원자 반경보다 더 가변적입니다. 또한 이온 결합은 결코 100% 이온이 아니며 항상 가변적인 공유 특성을 가지므로 이온 반경이 화합물마다 달라집니다. 따라서 특정 이온의 이온 반경 값이 보고되면 실제로는 많은 실험적 결정 중 평균이며 이온 반경이 결정 세포의 실제 치수에 거의 합산되지 않는 이유입니다.

이온 반경에 영향을 미치는 요인

원자가 전자가 느끼는 유효 핵 전하의 영향을 받는 것 외에도 원소의 이온 반경을 결정하는 가장 중요한 요소는 이온의 전하입니다.

음이온, 즉 과도한 전자를 가지고 있어 순 음전하를 띤 이온은 일반적으로 비슷한 수의 전자를 가진 양이온보다 이온 반경이 더 큽니다. 또한, 이온에 의해 운반되는 전하가 클수록 동일한 원소에 대한 이온 반경이 커집니다.

반면에 양전하를 띤 이온, 즉 양이온은 중성 원소에서 전자를 잃음으로써 형성됩니다. 이것은 전자 사이의 반발력을 줄이고 유효 핵 전하를 증가시켜 전자 구름이 수축하여 더 작은 이온을 생성합니다. 이온의 전하가 클수록 전자 구름이 더 많이 수축할 수 있으므로 이온 반경이 작아집니다.