ความแตกต่างระหว่างรัศมีอะตอมและรัศมีไอออนิก

รัศมีอะตอมและรัศมีไอออนิกเป็นสองแนวคิดที่คล้ายกันแต่ไม่เหมือนกัน ทั้งสองเป็นการวัดขนาดที่แท้จริงของอะตอมและไอออนตามลำดับ ธาตุชนิดเดียวกันสามารถมีได้ทั้งรัศมีอะตอมและรัศมีไอออนิก และยังสามารถมีรัศมีหลายอย่างพร้อมกันได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวาเลนซ์ต่างๆ ที่สามารถรับได้ในสารประกอบทางเคมีต่างๆ ที่ก่อตัวขึ้น

ต่อไปเราจะดูว่าแนวคิดทั้งสองนี้อ้างถึงอะไรและแตกต่างกันอย่างไร

รัศมีอะตอมคืออะไร?

รัศมีอะตอมเป็นสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีที่กำหนดเป็นครึ่งหนึ่งของระยะทางเฉลี่ยระหว่างนิวเคลียสของอะตอมที่เหมือนกันสองอะตอมซึ่งสร้างพันธะร่วมกัน

เป็นแนวคิดที่ให้แนวคิดเกี่ยวกับขนาดของอะตอมในสถานะมูลฐาน อย่างไรก็ตาม ต้องระวังไม่ให้ตีความรัศมีอะตอมว่าเป็นการพิสูจน์ว่าอะตอมเป็นทรงกลมที่มีรัศมีแน่นอน ในความเป็นจริง อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่ล้อมรอบด้วยเมฆอิเล็กตรอน และเมฆนี้โดยทั่วไปจะเป็นอะไรก็ได้ยกเว้นทรงกลม ทั้งสองไม่มีขอบเขตที่คมชัดตามที่ภาพประกอบส่วนใหญ่แสดงการเป็นตัวแทนของรัศมีอะตอม

เมื่อกล่าวเช่นนี้ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าอะตอมบางอะตอมมีขนาดใหญ่กว่าอะตอมอื่นๆ และแนวคิดเรื่องรัศมีอะตอมมีประโยชน์มากในการทำความเข้าใจว่าอะตอมใดใหญ่กว่าและสิ่งใดเล็กกว่ากัน

รัศมีอะตอมถูกกำหนดอย่างไร?

รัศมีอะตอมได้จากโครงสร้างผลึกของธาตุในสถานะของแข็ง ในทางกลับกัน โครงสร้างผลึกสามารถหาได้จากเทคนิค X-ray นิวตรอน หรือการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นเทคนิคที่ทำให้เราค้นพบว่าอะตอมบรรจุอยู่ในเซลล์หน่วยของคริสตัลได้อย่างไร และเซลล์ดังกล่าวมีขนาดเท่าใด เมื่อแก้โครงสร้างได้และทราบตำแหน่งของอะตอมทั้งหมดในยูนิตเซลล์แล้ว รัศมีอะตอมจะคำนวณเป็นครึ่งหนึ่งของระยะทางระหว่างนิวเคลียสของอะตอมที่อยู่ติดกัน 2 อะตอม

ปัจจัยที่มีผลต่อรัศมีอะตอม

มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อรัศมีอะตอมและก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะของคุณสมบัตินี้ ปัจจัยที่สำคัญที่สุดคือประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งไม่มีอะไรมากไปกว่าประจุไฟฟ้าจริงที่อิเล็กตรอนวงนอกสุดรู้สึกได้ ซึ่งเป็นผลมาจากการกำบังของอิเล็กตรอนวงใน

เนื่องจากเมื่อเราเคลื่อนจากซ้ายไปขวาผ่านคาบของตารางธาตุ ประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิผลจะเพิ่มขึ้น เวเลนต์อิเล็กตรอนจะถูกดึงดูดไปที่นิวเคลียสมากขึ้น ดังนั้นเมฆอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดจึงมีขนาดเล็กลง หดตัว ผลที่ตามมาคือรัศมีอะตอมลดลง

ในทางกลับกัน เมื่อเราลงไปตามกลุ่มในตาราง เราจะเปลี่ยนจากระดับพลังงานหนึ่งไปสู่ระดับที่สูงกว่า ดังนั้นระยะห่างเฉลี่ยระหว่างอิเล็กตรอนและนิวเคลียสจึงเพิ่มขึ้น ดังนั้นรัศมีอะตอมจึงเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง

รัศมีไอออนิกคืออะไร?

รัศมีไอออนิกถูกกำหนดในลักษณะเดียวกันกับรัศมีอะตอม ยกเว้นว่าในกรณีนี้คือระยะห่างระหว่างนิวเคลียสของไอออนเชิงเดี่ยวสองตัว คือ ไอออนบวกและไอออนลบ รัศมีไอออนิก คือระยะห่างระหว่างนิวเคลียส ของไอออนกับอิเล็กตรอนวงนอกสุด นั่นคือ เวเลนซ์อิเล็กตรอน ซึ่งแตกต่างจากรัศมีอะตอม รัศมีไอออนิกไม่สามารถคำนวณเป็นครึ่งหนึ่งของระยะทางระหว่างสองไอออนในผลึกได้ เนื่องจากไอออนที่มีประจุเดียวกันจะไม่สร้างพันธะซึ่งกันและกัน แต่จะมีไอออนที่มีประจุตรงข้ามกัน อย่างไรก็ตาม ระยะทางทั้งหมดระหว่างนิวเคลียสของสองเคาน์เตอร์คือผลรวมของรัศมีไอออนิกทั้งสอง

รัศมีไอออนิกถูกกำหนดอย่างไร?

รัศมีไอออนิกถูกกำหนดในลักษณะเดียวกับรัศมีอะตอม นั่นคือ โดยพิจารณาจากรูปร่างและขนาดของโครงสร้างผลึกของของแข็งไอออนิก ในทางกลับกัน โครงสร้างนี้สามารถหาได้จากเทคนิคต่างๆ เช่น การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ การเลี้ยวเบนของนิวตรอน และการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอน เป็นต้น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากไม่มีวิธีโดยตรงในการกำหนดรัศมีของไอออนที่แยกเฉพาะ ดังนั้นสิ่งที่ดีที่สุดที่ควรทำคือการประมาณรัศมีไอออนของไอออนหนึ่งและหาค่าของไอออนอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องด้วยโดยการเปรียบเทียบ

รัศมีไอออนิกมีความแปรปรวนมากกว่ารัศมีอะตอม เนื่องจากธรรมชาติของพันธะไอออนิกจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอะตอมที่สร้างพันธะ นอกจากนี้ พันธะไอออนิกไม่เคยเป็นไอออนิก 100% และมีลักษณะโควาเลนต์ที่ผันแปรได้เสมอ ซึ่งทำให้รัศมีไอออนิกแตกต่างกันไปตามสารประกอบหนึ่งไปยังอีกสารประกอบหนึ่ง ดังนั้น เมื่อมีการรายงานค่าของรัศมีไอออนิกของไอออนหนึ่งๆ อันที่จริงแล้ว ค่าดังกล่าวเป็นค่าเฉลี่ยท่ามกลางการหาค่าเชิงทดลองจำนวนมาก ซึ่งเป็นสาเหตุที่รัศมีไอออนิกแทบไม่ได้รวมเข้ากับขนาดที่แท้จริงของเซลล์ผลึก

ปัจจัยที่มีผลต่อรัศมีไอออนิก

นอกจากนี้ ยังได้รับอิทธิพลจากประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพที่รู้สึกได้จากเวเลนซ์อิเล็กตรอน ปัจจัยที่กำหนดรัศมีไอออนิกของธาตุมากที่สุดคือประจุบนไอออน

ประจุลบ ซึ่งก็คือไอออนที่มีอิเล็กตรอนมากเกินไปและมีประจุลบสุทธิ มักจะมีรัศมีไอออนิกมากกว่าไอออนบวกที่มีจำนวนอิเล็กตรอนใกล้เคียงกัน นอกจากนี้ ยิ่งประจุของไอออนมีประจุมากเท่าใด รัศมีไอออนของธาตุเดียวกันก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ในทางกลับกัน ไอออนที่มีประจุบวก ซึ่งก็คือไอออนบวก เกิดจากการสูญเสียอิเล็กตรอนจากธาตุที่เป็นกลาง สิ่งนี้ช่วยลดแรงผลักระหว่างอิเล็กตรอนและเพิ่มประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพ ดังนั้นเมฆอิเล็กตรอนจึงหดตัว ทำให้เกิดไอออนขนาดเล็กขึ้น ยิ่งประจุของไอออนสูงเท่าไร เมฆอิเล็กตรอนก็ยิ่งหดตัวได้มากเท่านั้น ดังนั้นรัศมีไอออนก็จะยิ่งเล็กลงด้วย

สรุปความแตกต่างระหว่างรัศมีอะตอมและรัศมีไอออนิก

ตารางต่อไปนี้สรุปความแตกต่างที่สำคัญที่สุดระหว่างรัศมีอะตอมและไอออนิกตามเกณฑ์ที่แตกต่างกัน:

อ้างอิง

ช้าง ร. (2545). ฟิสิกส์เคมี ( ^ฉบับ ที่ 1 ) MCGRAW HILL การศึกษา

ช้าง ร. (2564). เคมี ( ^ฉบับ ที่ 11 ) MCGRAW HILL การศึกษา

Educaplus.org. (2564). คุณสมบัติขององค์ประกอบ http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/radio-atomico.html

รัศมีอะตอมและรัศมีไอออนิก (น). เคมีบริสุทธิ์ https://es-puraquimica.weebly.com/radios-atomico-e-ionico.html

ระยะ – รัศมีไอออนิก (น). EHU.EUS. http://www.ehu.eus/imacris/PIE05/web/terminos/RadioIonico.htm