Tabla de Contenidos
Promień atomowy i promień jonowy to dwie koncepcje, które są podobne, ale nie takie same. Oba są miarami rzeczywistej wielkości odpowiednio atomów i jonów. Ten sam pierwiastek może mieć zarówno promień atomowy, jak i jonowy, a nawet kilka tych ostatnich, w zależności od różnych wartościowości, jakie może przyjmować w różnych związkach chemicznych, które tworzy.
Następnie zobaczymy, do czego odnoszą się te dwa pojęcia i czym się od siebie różnią.
Co to jest promień atomowy?
Promień atomowy jest właściwością pierwiastków chemicznych, definiowaną jako połowa średniej odległości między jądrami dwóch identycznych atomów, które są ze sobą połączone .
Jest to koncepcja, która daje nam wyobrażenie o wielkości atomów w ich stanie elementarnym. Należy jednak uważać, aby promień atomowy nie był interpretowany jako dowód na to, że atomy są kulami o określonym promieniu. W rzeczywistości atomy składają się z jądra otoczonego chmurą elektronów, a ta chmura na ogół nie jest kulista; nie ma też ostrych granic, jak sugeruje większość ilustracji przedstawiających reprezentację promienia atomowego.
Powiedziawszy to, nie ma wątpliwości, że niektóre atomy są większe niż inne, a pojęcie promienia atomowego jest bardzo przydatne, aby zorientować się, które są większe, a które mniejsze.
Jak określa się promień atomowy?
Promień atomowy można uzyskać z krystalicznej struktury pierwiastków w stanie stałym. Z kolei strukturę krystaliczną można uzyskać za pomocą techniki dyfrakcji promieni rentgenowskich, neutronów lub elektronów, dzięki której możemy dowiedzieć się, w jaki sposób atomy są upakowane w komórce elementarnej kryształu i jakie są wymiary tej komórki. Gdy struktura jest rozwiązana i znane są położenia wszystkich atomów w komórce elementarnej, promień atomowy jest obliczany jako połowa odległości między jądrami dwóch sąsiednich atomów.
Czynniki wpływające na promień atomowy
Istnieje wiele czynników, które wpływają na promień atomu i powodują okresowe zmiany tej właściwości. Najważniejszym czynnikiem jest efektywny ładunek jądrowy, który jest niczym innym jak rzeczywistym ładunkiem elektrycznym odczuwanym przez najbardziej zewnętrzne elektrony w wyniku ekranowania najbardziej wewnętrznych elektronów.
Ponieważ przesuwając się od lewej do prawej strony przez okres układu okresowego pierwiastków, efektywny ładunek jądrowy wzrasta, elektrony walencyjne są bardziej przyciągane do jądra, więc najbardziej zewnętrzna chmura elektronów staje się mniejsza. Konsekwencją tego jest zmniejszenie promienia atomowego.
Z drugiej strony, gdy schodzimy w dół grupy w tabeli, przechodzimy z jednego poziomu energetycznego na wyższy, więc średnia odległość między elektronami a jądrem wzrasta. W konsekwencji promień atomowy wzrasta od góry do dołu.
Co to jest promień jonowy?
Promień jonowy definiuje się podobnie jak promień atomowy, z tą różnicą, że w tym przypadku jest to odległość między jądrami dwóch jednoatomowych jonów, kationu i anionu. Promień jonowy to odległość między jądrem jonu a jego najbardziej oddalonymi elektronami, czyli elektronami walencyjnymi . W przeciwieństwie do promienia atomowego, promienia jonowego nie można obliczyć jako połowy odległości między dwoma jonami w krysztale, ponieważ jony o tym samym ładunku nie wiążą się ze sobą, ale z jonami o przeciwnych ładunkach. Jednak całkowita odległość między jądrami dwóch przeciwjonów jest sumą obu promieni jonowych.
Jak określa się promień jonowy?
Promień jonowy określa się w taki sam sposób, jak promienie atomowe, czyli poprzez kształt i wymiary struktury krystalicznej jonowych ciał stałych. Z kolei tę strukturę można uzyskać za pomocą takich technik, jak dyfrakcja rentgenowska, dyfrakcja neutronów i dyfrakcja elektronów, by wymienić tylko kilka. Ponieważ jednak nie ma bezpośredniego sposobu określenia promienia konkretnego izolowanego jonu, najlepiej jest oszacować promień jonowy jednego i przez porównanie znaleźć promień innych jonów, z którymi jest on powiązany.
Promień jonowy jest bardziej zmienny niż promień atomowy, ponieważ charakter wiązania jonowego różni się w zależności od atomów, które są związane. Ponadto wiązanie jonowe nigdy nie jest w 100% jonowe i zawsze ma zmienny charakter kowalencyjny, co powoduje, że promień jonowy zmienia się w zależności od związku. Tak więc, gdy podawana jest wartość promienia jonowego pewnego jonu, jest to w rzeczywistości średnia z dużej liczby oznaczeń eksperymentalnych, dlatego promienie jonowe rzadko sumują się z rzeczywistymi wymiarami komórki krystalicznej.
Czynniki wpływające na promień jonowy
Oprócz wpływu efektywnego ładunku jądrowego odczuwanego przez elektrony walencyjne, najbardziej determinującym czynnikiem promienia jonowego pierwiastka jest ładunek jonu.
Aniony, to znaczy te jony, które mają nadmiar elektronów, a zatem mają ładunek ujemny netto, zwykle mają większy promień jonowy niż kationy o podobnej liczbie elektronów. Co więcej, im większy ładunek przenoszony przez jon, tym większy promień jonowy tego samego pierwiastka.
Z drugiej strony dodatnio naładowane jony, czyli kationy, powstają w wyniku utraty elektronów z pierwiastka obojętnego. Zmniejsza to odpychanie między elektronami i zwiększa efektywny ładunek jądrowy, więc chmura elektronów kurczy się, powodując powstanie mniejszego jonu. Im wyższy ładunek jonu, tym bardziej chmura elektronów może się kurczyć, a zatem tym mniejszy jest promień jonu.
Podsumowanie różnic między promieniem atomowym a promieniem jonowym
Poniższa tabela podsumowuje najważniejsze różnice między promieniami atomowymi i jonowymi w oparciu o różne kryteria:
| Kryterium | Radio atomowe | promień jonowy |
| Definicja | Połowa średniej odległości między dwoma związanymi jądrami atomowymi w czystym elemencie. | Średnia odległość między jądrem jonu a jego najbardziej oddalonymi lub walencyjnymi elektronami. |
| służy do | Oszacuj rozmiary atomów. | Oszacuj rozmiar jonów. |
| Gatunki, których dotyczy | Atomy neutralne. | Jony zarówno dodatnie, jak i ujemne oraz o różnych ładunkach. |
| Determinacja | Poprzez techniki dyfrakcyjne. Oblicza się ją jako połowę odległości między dwoma połączonymi jądrami. | Poprzez techniki dyfrakcyjne. Promień jonu jest szacowany i na tej podstawie wszystkie pozostałe są określane przez porównanie. |
| Dokładność | Można to określić z dobrą dokładnością. | Nie da się tego określić z dobrą dokładnością. Można to tylko oszacować. |
| trend okresowy | Zmniejsza się w okresie i rośnie w grupie. | Zmniejsza się przy ładunku dodatnim i rośnie przy ładunku ujemnym. Pomiędzy jonami izoelektronowymi maleje wraz z liczbą atomową. |
| Zmienność | Jest to zasadniczo stała wartość dla każdego elementu. | Zmienia się dla tego samego jonu w zależności od przeciwjonu, z którym jest związany w związku jonowym. |
Bibliografia
Chang, R. (2002). Fizykochemia ( wyd . 1). EDUKACJA MCGRAW HILL.
Chang, R. (2021). Chemia ( wyd . 11 ). EDUKACJA MCGRAW HILL.
Educaplus.org. (2021). Właściwości elementu . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/radio-atomico.html
Promień atomowy i promień jonowy . (nd). Czysta chemia. https://es-puraquimica.weebly.com/radios-atomico-e-ionico.html
Termin – promień jonowy . (nd). EHU.EUS. http://www.ehu.eus/imacris/PIE05/web/terminos/RadioIonico.htm
