Veličina jona. Jonski i kristalni radijusi. Jonski radijusi Šenonovi ionski radijusi
Problem radijusa jona jedan je od centralnih u teorijskoj hemiji, kao i samih pojmova „Jonski radijus" i " kristalni radijus“, koje karakteriziraju odgovarajuće dimenzije, posljedica su ionsko-kovalentnog modela strukture. Problem radijusa se prvenstveno razvija u okviru strukturne hemije (hemija kristala).
Ovaj koncept je eksperimentalno potvrđen nakon otkrića difrakcije rendgenskih zraka od strane M. Lauea (1912). Opis efekta difrakcije se praktično poklopio sa početkom razvoja jonskog modela u radovima R. Kossela i M. Borna. Potom je otkrivena difrakcija elektrona, neutrona i drugih elementarnih čestica, što je poslužilo kao osnova za razvoj niza savremenih metoda strukturne analize (rendgenska, neutronska, elektronska difrakcija itd.). Koncept radijusa odigrao je odlučujuću ulogu u formiranju koncepta energije rešetke, teorije najbližeg pakiranja, pridonio je nastanku pravila Magnus - Goldschmidt, pravila Goldschmidt - Fersmann izomorfizma itd.
Još ranih 1920-ih. usvojena su dva aksioma: o prenosivosti (prenosivosti) jona iz jedne strukture u drugu i o postojanosti njihovih veličina. Činilo se sasvim logičnim za poluprečnike uzeti polovinu najkraćih međunuklearnih udaljenosti u metalima (Bragg, 1920). Nešto kasnije (Huggins, Slater) pronađena je korelacija između atomski radijusi i udaljenosti do maksimuma elektronske gustine valentnih elektrona odgovarajućih atoma.
Problem jonski radijusi (r yup) je nešto komplikovanije. U ionskim i kovalentnim kristalima, prema podacima rendgenske strukturne analize, uočava se: (1) neki pomak gustine preklapanja na elektronegativniji atom, kao i (2) minimum elektronske gustine na komunikaciona linija (elektronske ljuske jona na bliskim udaljenostima treba da se odbijaju). Za ovaj minimum se može pretpostaviti da je područje kontakta između pojedinačnih jona, odakle se radijusi mogu mjeriti. Međutim, iz strukturnih podataka o međunuklearnim udaljenostima nemoguće je pronaći način da se odredi doprinos pojedinačnih jona i, shodno tome, način izračuna jonskih radijusa. Da biste to učinili, potrebno je navesti barem polumjer jednog jona ili omjer radijusa iona. Dakle, već 1920-ih. predložen je niz kriterija za takvu definiciju (Lande, Pauling, Goldschmidt itd.) i stvoreni su različiti sistemi ionskih i atomskih radijusa (Ahrens, Goldschmidt, Bokii, Zachariazen, Pauling) (u domaćim izvorima problem je opisan detaljno VI Lebedev, VS Urusov i B.K. Weinstein).
Trenutno se smatra najpouzdanijim sistemom ionskih radijusa Shannon i Pruitta, u kojem je ionski radijus F“(r f0W F“ = 1,19 A) i O 2_ (r f0W O 2- = 1,26 A) (u monografijama od BK Vainshtein, oni se nazivaju fizički.) Skup vrijednosti radijusa za sve elemente periodnog sistema, za različita oksidaciona stanja i koordinacione brojeve, kao i za ione prelaznih metala i za različita spinska stanja (vrijednosti ionskih radijusa prijelaznih elemenata za koordinacijski broj 6 dati su u. Ovaj sistem pruža tačnost u izračunavanju međunuklearnih udaljenosti u najjonskim jedinjenjima (fluoridi i soli kisika) reda veličine 0,01 A i omogućava razumnu procjenu jonski radijusi za koje ne postoje strukturni podaci Pruitt je 1988. izračunao do tada nepoznate radijuse za jone d- prelazni metali u visokom oksidacionom stanju, u skladu sa naknadnim eksperimentalnim podacima.
Tabela 3.1
Neki ionski radijusi r (prema Shanonu i Pruittu) prijelaznih elemenata (CN 6)
|
0,7 5 LS |
||||||||||||||||||
Kraj stola. 3.1
|
0,75 lls |
|||||||||||
th KCH 4 ; b CV 2; LS - stanje niskog okretanja; Hs- stanje visokog okretanja.
Važno svojstvo ionskih radijusa je da se razlikuju za oko 20% kada se koordinacijski broj promijeni za dvije jedinice. Približno ista promjena se događa kada se njihovo oksidacijsko stanje promijeni za dvije jedinice. Spin "crossover"
Jonski radijus- vrijednost u Å, koja karakterizira veličinu ion-kationa i ion-aniona; karakteristična veličina sfernih jona koji se koriste za izračunavanje međuatomskih udaljenosti u jonskim spojevima. Koncept ionskog radijusa zasniva se na pretpostavci da veličine iona ne zavise od sastava molekula u koje ulaze. Na njega utiče broj elektronskih ljuski i gustina pakovanja atoma i jona u kristalnoj rešetki.
Veličina jona zavisi od mnogih faktora. Sa konstantnim ionskim nabojem, s povećanjem rednog broja (i, posljedično, nuklearnog naboja), ionski radijus se smanjuje. Ovo je posebno uočljivo u seriji lantanida, gde se jonski radijusi monotono menjaju od 117 pm za (La3+) do 100 pm (Lu3+) sa koordinacionim brojem 6. Ovaj efekat se naziva kompresija lantanida.
U grupama elemenata, ionski radijusi općenito rastu s povećanjem serijskog broja. Međutim, za d-elemente četvrtog i petog perioda, zbog kompresije lantanida, može doći i do smanjenja ionskog radijusa (na primjer, od 73 pm za Zr4 + do 72 pm za Hf4 + s koordinacijskim brojem 4) .
U tom periodu dolazi do primjetnog smanjenja ionskog radijusa povezanog s povećanjem privlačenja elektrona u jezgro uz istovremeno povećanje naboja jezgra i naboja samog jona: 116 pm za Na +, 86 pm za Mg2+, 68 pm za Al3+ (koordinacijski broj 6). Iz istog razloga, povećanje naboja jona dovodi do smanjenja ionskog radijusa za jedan element: Fe2 + 77 pm, Fe3 + 63 pm, Fe6 + 39 pm (koordinacijski broj 4).
Poređenje ionskih radijusa može se izvršiti samo za isti koordinacijski broj, jer utiče na veličinu jona zbog odbojnih sila između protujona. Ovo se jasno vidi na primeru Ag + jona; njegov jonski radijus je 81, 114 i 129 pm za koordinacione brojeve 2, 4 i 6, respektivno.
Struktura idealnog ionskog spoja, zbog maksimalnog privlačenja između različitih iona i minimalnog odbijanja sličnih jona, u velikoj mjeri je određena omjerom ionskog zračenja kationa i aniona. To se može pokazati jednostavnim geometrijskim konstrukcijama.
Jonski radijus ovisi o mnogim faktorima, kao što su naboj i veličina jezgra, broj elektrona u elektronskom omotaču i njegova gustina zbog Kulonove interakcije. Od 1923. ovaj koncept se shvata kao efektivni jonski radijusi. Goldschmidt, Ahrens, Bokiy i drugi su stvorili sisteme ionskih radijusa, ali su svi kvalitativno identični, naime, katjoni u njima su, po pravilu, mnogo manji od anjona (isključujući Rb +, Cs +, Ba 2+ i Ra 2+ u odnosu na O 2- i F-). Za početni radijus u većini sistema uzeta je veličina poluprečnika K + = 1,33 Å, a svi ostali su izračunati iz međuatomskih udaljenosti u heteroatomskim jedinjenjima, koja su po vrsti hem. komunikacija. Godine 1965. u SAD (Waber, Grower) i 1966. u SSSR-u (Bratsev) objavljeni su rezultati kvantno-mehaničkih proračuna veličina jona, koji su pokazali da kationi, zapravo, imaju manju veličinu od odgovarajućih atoma, a anioni se praktički ne razlikuju po veličini od odgovarajućih atoma. Ovaj rezultat je u skladu sa zakonima strukture elektronskih ljuski i pokazuje da su početne pozicije usvojene pri izračunavanju efektivnih jonskih radijusa pogrešne. Orbitalni jonski radijusi nisu pogodni za procjenu međuatomskih udaljenosti, potonje se izračunavaju na osnovu sistema jonsko-atomskih radijusa.
Iz razmatranja fizičke suštine periodični zakon iz toga sledi periodične promene hemijskih svojstava elemenata povezan sa elektronska struktura atoma, koji se, u skladu sa zakonima valne mehanike, također periodično mijenja. Sve periodične promene hemijskih svojstava elemenata, kao i promene različitih svojstava jednostavnih i složenih supstanci, povezane su sa svojstvima atomskih orbitala.
Sljedeći najvažniji zaključak, koji slijedi iz analize podataka datih u tabeli 6, je zaključak o periodičnoj promjeni prirode punjenja vanjskih energetskih nivoa elektronima, što uzrokuje periodične promene hemijskih svojstava elemenata i njihove veze.
Atomski radijus je poluprečnik sfere koja sadrži jezgro atoma i 95% gustine čitavog elektronskog oblaka koji okružuje jezgro. Ovo je uslovni koncept, jer elektronski oblak atoma nema jasnu granicu; omogućava procjenu veličine atoma.
Numeričke vrijednosti atomskih radijusa različitih kemijskih elemenata nalaze se eksperimentalno analizom dužina kemijskih veza, tj. udaljenost između jezgara međusobno povezanih atoma. Atomski radijusi se obično izražavaju u nanometrima (nm), 1 nm = 10 –9 m, pikometrima (pm), 1 pm = 10 –12 m ili angstromima (A), 1 A = 10 –10 m.
Ovisnost atomskih radijusa o naboju atomskog jezgra Z ima periodični karakter. U okviru jednog perioda periodnog sistema hemijskih elemenata D.I. Mendeljejeva, najveća vrijednost atomskog radijusa atoma alkalnog metala. Dalje, s povećanjem Z, vrijednost polumjera opada, dostiže minimum kod atoma elementa VIIA grupe, a zatim naglo raste kod atoma inertnog plina, a zatim još više kod atoma alkalnog metala. naredni period.
Jonski radijus.
Radijusi jona se razlikuju od atomskih radijusa odgovarajućih elemenata. Gubitak elektrona od strane atoma dovodi do smanjenja njihove efektivne veličine, a dodavanje viška elektrona dovodi do povećanja. Stoga je radijus pozitivno nabijenog jona (kationa) uvijek manji, a polumjer negativno nabijenog jona (aniona) uvijek je veći od polumjera odgovarajućeg električno neutralnog atoma. Dakle, radijus atoma kalija je 0,236 nm, a radijus K+ jona je 0,133 nm; radijusi atoma hlora i jona klorida Sl - jednaki su 0,099 odnosno 0,181 nm. U ovom slučaju, radijus jona se razlikuje od radijusa atoma što je veći naboj jona. Na primjer, radijusi atoma hroma i jona Cr 2+ i Cr 3+ su, respektivno, 0,127, 0,083 i 0,064 nm.
Unutar glavne podgrupe, radijusi jona istog naboja, poput polumjera atoma, rastu sa povećanjem nuklearnog naboja
Energija jonizacije(mjera manifestacije metalnih svojstava) je energija potrebna za odvajanje elektrona od atoma.
(Ca 0 - Ca 2+ + 2e - - H).
Što je više elektrona na vanjskom elektronskom sloju, veća je energija ionizacije. Sa povećanjem radijusa atoma, energija ionizacije opada. Ovo objašnjava smanjenje metalnih svojstava u periodima slijeva na desno i povećanje metalnih svojstava u grupama od vrha do dna. Cezijum (Cs) je najaktivniji metal.
Energija afiniteta za elektron (mjera ispoljavanja nemetalnih svojstava) je energija koja se oslobađa kao rezultat vezivanja elektrona za atom (Cl 0 + 1e - -> Cl - + H) . Sa povećanjem broja elektrona na vanjskom elektronskom sloju, energija afiniteta elektrona raste, a s povećanjem radijusa atoma opada. Ovo objašnjava povećanje nemetalnih svojstava u periodima s lijeva na desno i smanjenje nemetalnih svojstava u glavnim podgrupama od vrha do dna.
Energija afiniteta atoma za elektron, ili samo njega afinitet prema elektronu(ε), naziva se energija koja se oslobađa u procesu vezivanja elektron do slobodnog atoma E u svom osnovnom stanju sa njegovom transformacijom u negativni ion E - (afinitet atoma prema elektronu je numerički jednak, ali suprotan u znaku energije jonizacije odgovarajućeg izolovanog jednonabijenog anjona).
E + e - = E - + ε
Elektronegativnost- hemijsko svojstvo atoma, kvantitativna karakteristika sposobnosti atoma u molekuli da privuče elektrone sebi iz atoma drugih elemenata.
Najjača metalna svojstva posjeduju oni elementi čiji atomi lako doniraju elektrone. Vrijednosti njihove elektronegativnosti su male (χ ≤ 1).
Nemetalna svojstva posebno su izražena kod onih elemenata čiji atomi energetski vezuju elektrone.
U svakom periodu periodnog sistema, elektronegativnost elemenata raste sa povećanjem rednog broja (s leva na desno), u svakoj grupi periodnog sistema elektronegativnost opada sa povećanjem rednog broja (od vrha ka dno).
Element fluor F ima najviši, i element cezijum Cs - najmanja elektronegativnost među elementima od 1-6 perioda.
| " |
uslovne karakteristike jona koje se koriste za grubu procjenu međunuklearnih udaljenosti u jonskim kristalima (vidi Jonski radijusi). Vrijednosti I. p. su prirodno povezani sa položajem elemenata u periodičnom sistemu Mendeljejeva. I. p. se široko koriste u hemiji kristala (vidi Hemija kristala), što omogućava otkrivanje pravilnosti strukture kristala različitih jedinjenja, u geohemiji (vidi Geohemija) kada se proučava fenomen ionske supstitucije u geohemijskim procesima itd.
Predloženo je nekoliko sistema značenja I. p. Ovi sistemi se obično zasnivaju na sljedećem zapažanju: razlika između međunuklearnih udaljenosti A - X i B - X u ionskim kristalima sastava AX i BX, gdje su A i B metal, X je nemetal, praktično se ne mijenja kada X je zamijenjen drugim nemetalom sličnim njemu (na primjer, kada se klor zamjenjuje bromom), ako su koordinacijski brojevi sličnih iona u upoređenim solima isti. Iz ovoga proizilazi da je I. str. posjeduju svojstvo aditivnosti, odnosno eksperimentalno određene međunuklearne udaljenosti mogu se smatrati zbirom odgovarajućih "radijusa" jona. Podjela ove sume na pojmove uvijek se zasniva na manje ili više proizvoljnim pretpostavkama. I.R sistemi koje predlažu različiti autori razlikuju se uglavnom u korištenju različitih početnih pretpostavki.
U tabelama su date I. str., koje odgovaraju različitim vrijednostima oksidacijskog broja (vidi Valencija). Kada se njegove vrijednosti razlikuju od +1, oksidacijski broj ne odgovara stvarnom stupnju ionizacije atoma, a I. p. dobijaju još konvencionalnije značenje, budući da veza može biti uglavnom kovalentne prirode. Vrijednosti I. p. (u Å) za neke elemente (prema N.V. Belovu i G.B.Bokiju): F - 1,33, Cl - 1,81, Br - 1,96, I - 2,20, O 2 - 1 , 36, Li + 0,68, Na - 0,98, K + 1,33, Rb + 1,49, Cs + 1,65, Be 2+ 0,34, Mg 2+ 0,74, Ca 2+ 1,04, Sr 2+ 1,20, Ba 2+ 1,38, Sc 3+ 0,83, Y 3+ 0,97, La 3+ 0,97, La
V. L. Kireev.
- - supramolekularni sistemi membrana žive ćelije i njenih organela, koji imaju lipoproteinsku prirodu i daju elekt. passing decomp. jona kroz membranu. Naib, kanali za jone Na+, K+, Ca2+ su rasprostranjeni...
- - molekularne strukture ugrađene u biol. membrane i vršenje prijenosa jona prema višoj elektrohemiji. potencijal ...
Biološki enciklopedijski rječnik
- - karakteristike atoma, koje omogućavaju približnu procjenu međuatomskih udaljenosti u molekulima i kristalima...
Fizička enciklopedija
- - efektivne karakteristike atoma, koje omogućavaju približnu procjenu međuatomske udaljenosti u molekulima i kristalima...
Hemijska enciklopedija
- - kristalno. in-va, u to-ryh adhezija između čestica nastaje pretežno. jonske veze...
Hemijska enciklopedija
- - sastoje se od dva suprotno nabijena jona koja se drže zajedno elektrostatikom. sile, disperzije, ion-dipol ili neke druge interakcije...
Hemijska enciklopedija
- - vidi atomski radijusi...
Hemijska enciklopedija
- - vidi atomski radijusi...
Hemijska enciklopedija
- - jonski uređaji su isti kao i uređaji sa gasnim pražnjenjem...
Enciklopedija tehnologije
- - sistem veličine atoma koji je predložio Lebedev 1966.
Geološka enciklopedija
- - isto kao i uređaji za pražnjenje na gas...
Veliki enciklopedijski politehnički rječnik
- - karakteristike atoma, koje omogućavaju približnu procjenu međuatomskih udaljenosti u supstancama...
- - kristali u kojima je adhezija čestica uglavnom zbog jona hemijske veze... I. do. Može se sastojati i od monoatomskih i poliatomskih jona...
Velika sovjetska enciklopedija
- - uslovne karakteristike jona koje se koriste za grubu procjenu međunuklearnih udaljenosti u ionskim kristalima ...
Velika sovjetska enciklopedija
- - karakteristike koje omogućavaju približnu procjenu međuatomskih udaljenosti u molekulima i kristalima. Utvrđeno uglavnom iz podataka analize rendgenskih zraka ...
- - karakteristike udaljenosti između jezgara kationa i anjona u ionskim kristalima ...
Veliki enciklopedijski rečnik
"Jonski radijusi" u knjigama
Litijum-jonske baterije
Iz knjige Bivši građanin na selu. Najbolji recepti za život u predgrađu autor Kaškarov AndrejLitijum-jonske baterije Litijum-jonske (Li-Ion) baterije dobro rade na niskim temperaturama. Većina proizvođača navodi ovu vrstu baterija do –20°C, dok pod malim opterećenjem baterije mogu dati do 70% svog kapaciteta pri
A3.4. Kako čuvati litijum-jonske baterije za laptop. Nekoliko preporuka
Iz knjige Moderan stan vodoinstalater, građevinar i električar autor Kaškarov Andrej PetrovičA3.4. Kako čuvati litijum-jonske baterije za laptop. Nekoliko preporuka Baterije treba čuvati napunjene na temperaturama između +15°C i +35°C uz normalnu vlažnost vazduha; s vremenom se baterija lagano samopražnjava, čak i ako se čuva odvojeno od
Atomski radijusi
Iz knjige Velika sovjetska enciklopedija (AT) autora TSBJonski kristali
TSBJonski uređaji
Iz knjige Velika sovjetska enciklopedija (IO) autora TSBJonski radijusi
Iz knjige Velika sovjetska enciklopedija (IO) autora TSB2.4.1. Litijum-jonske baterije
Iz knjige autora2.4.1. Litijum-jonske baterije Litijum-jonske baterije osvajaju pozicije na tržištu uređaja mobilne komunikacije... To je zbog njihovih prednosti kao što su: visoka gustoća električne energije (dvostruko veća od one kod NiCd baterije iste veličine, a samim tim i dvostruko manja
Jonske i laserske instalacije
Iz knjige Pravila električnih instalacija u pitanjima i odgovorima [Vodič za učenje i pripremu za provjeru znanja] autor Krasnik Valentin ViktorovičJonske i laserske instalacije Pitanje. Kako treba urediti i locirati jonske i laserske instalacije? Moraju biti sastavljeni, a blokovi uključeni u njihov sastav trebaju biti postavljeni uzimajući u obzir mjere koje osiguravaju otpornost na buku upravljačkih i mjernih krugova ovih
Litijum-jonske (Li-Ion) baterije
Iz knjige Izvori energije i uređaj za punjenje autorLitijum-jonske (Li-Ion) baterije Litijum je najlakši metal, ali u isto vreme ima i veoma negativan elektrohemijski potencijal. Zbog toga se litijum odlikuje najvećom teorijskom specifičnom električnom energijom. Sekundarni izvori
Pošto pod n. at. Teško je uočiti molekule sa jonskim vezama, a istovremeno je poznat veliki broj spojeva koji formiraju ionske kristale, a kada je riječ o ionskim radijusima, to su gotovo uvijek radijusi jona u kristalima. Međunuklearne udaljenosti u kristalima mjere se difrakcijom rendgenskih zraka od početka 20. stoljeća, sada je to precizna i rutinska metoda, postoji ogromna količina pouzdanih podataka. Ali pri određivanju ionskih radijusa javlja se isti problem kao i za kovalentne: kako podijeliti međunuklearnu udaljenost između susjednih kationa i aniona?
Stoga je potrebno koristiti nezavisne, obično izračunate vrijednosti ionskih radijusa za najmanje jedan ion. Pretpostavke na kojima se zasnivaju ove kalkulacije općenito su dobro utemeljene. Dakle, u popularnom sistemu Paulingovih jonskih radijusa koriste se vrijednosti R K + = 1,33 Å i R C l - = 1,81 Å.
Tabela 18
Jonski radijusi, u Å
Bilješka. Vrijednosti ionskih radijusa prema Holshmidtu (G) i Paulingu (P) - od Cotton F., Wilkinson J., Moderna neorganska hemija; prema Shannon-Pruitt (III) - iz udžbenika M. Kh. Karapetyanca, S. I. Drakina.
Poznat je prilično veliki broj sistema (skala) efektivnih radijusa, uključujući i jonske. Ove skale se razlikuju u nekim početnim pretpostavkama. Dugo vremena, Goldschmidt i Pauling skale su bile popularne u kristalnoj hemiji i geohemiji. Poznate su skale Bockyja, Ingolda, Melvin-Hughesa, Slatera i drugih. V novije vrijeme skala koju su predložili fizičari Shannon i Pruitt (1969), u kojoj se granica između jona smatra tačkom minimalne elektronske gustine na liniji koja povezuje centre jona, postala je široko rasprostranjena. Table 18 prikazuje vrijednosti određenog broja jonskih radijusa na tri različite skale.
Kada se koriste efektivni jonski radijusi, treba razumjeti konvencionalnost ovih vrijednosti. Dakle, kada se uspoređuju radijusi u redovima, prirodno je ispravno koristiti vrijednosti radijusa na bilo kojoj skali, potpuno je pogrešno uspoređivati vrijednosti uzete za različite ione iz različitih skala.
Efektivni radijusi zavise od koordinacijskog broja, uključujući i čisto geometrijske razloge. Dato u tabeli. 18 podaci se odnose na kristalnu strukturu tipa NaCl, odnosno sa CN = 6. Zbog geometrije, da bi se odredili radijusi jona sa CN od 12, 8 i 4, oni se moraju pomnožiti sa 1,12, 1,03 , i 0,94, respektivno. Treba imati na umu da će čak i za isto jedinjenje (sa polimorfnim prijelazom), stvarna promjena međuatomske udaljenosti uključivati, pored geometrijskog doprinosa, promjenu povezanu s promjenom prirode same veze, odnosno "hemijski doprinos". Naravno, ponovo se javlja problem razdvajanja ovog doprinosa na kation i anion. Ali ove promjene su obično beznačajne (ako ostane jonska veza).
Glavni zakoni koji regulišu promenu poluprečnika duž PS-a, o kojima se govori u č. 2.4 za orbitalne i više za kovalentne radijuse vrijede i za jonske. Međutim, specifične vrijednosti efektivnih ionskih radijusa, kao što se vidi iz Tabele 18, mogu se značajno razlikovati. Treba napomenuti da su prema kasnijem i vjerovatno realnijem sistemu Shannon – Pruit, radijusi kationa u pravilu veći, a radijusi aniona manji od njihovih tradicionalnih vrijednosti (iako su izoelektronski kationi još uvijek mnogo „manji“ ” nego anioni).
Veličina jona je određena silom privlačenja spoljašnjih elektrona na jezgro, dok je efektivni naboj jezgra manji od pravog zbog skriniranja (videti odeljak 2.2.2). Stoga su orbitalni radijusi kationa manji, a anioni veći od neutralnih atoma od kojih su nastali. Table 19 poredi orbitalne radijuse neutralnih atoma i jona sa efektivnim ionskim radijusima prema Goldschmidtu (iz udžbenika Ya. Ugaija). Razlika u orbitalnim radijusima između atoma i jona mnogo je veća za katione nego za anione, jer se za atome navedene u tabeli u toku formiranja kationa uklanjaju svi elektroni vanjskog sloja, a broj slojeva se smanjuje. po jedan. Ova situacija je tipična za mnoge druge (mada ne sve) uobičajene katione. Kada se, na primjer, formira anion F, broj elektronskih slojeva se ne mijenja i polumjer se jedva povećava.
Tabela 19
Poređenje orbitalnog i efektivnog radijusa
Iako je poređenje dvije konvencionalne vrijednosti, orbitalnog i efektivnog radijusa, dvostruko uslovno, zanimljivo je primijetiti da su efektivni jonski radijusi (bez obzira na korištenu skalu) nekoliko puta veći od orbitalnih radijusa jona. Stanje čestica u stvarnim ionskim kristalima značajno se razlikuje od slobodnih jona koji nisu u interakciji, što je i razumljivo: u kristalima je svaki ion okružen i u interakciji je sa šest do osam (najmanje četiri) suprotnih jona. Slobodni dvostruko nabijeni (a još više višestruko nabijeni) anjoni uopće ne postoje; o stanju višestruko nabijenih anjona raspravljat će se u poglav. 5.2.
U seriji izoelektronskih čestica, efektivni ionski radijusi će se smanjivati sa povećanjem pozitivnog naboja jona (R Mg 2+< R Na + < R F - и т. п.), как и орбитальные радиусы (разумеется, сравнение корректно в пределах одной и той же шкалы).
Radijusi jona sa elektronskom konfiguracijom plemenitih gasova su znatno veći od poluprečnika jona sa d- ili f-elektronima u spoljašnjem sloju. Na primjer, radijus (na Goldschmidtovoj skali) K + je 1,33 Å, a Cu + iz istog 4. perioda je 0,96 Å; za Ca 2+ i Cu 2+ razlika je 0,99 i 0,72 Å, za Rb + i Ag + 1,47 i 1,13 Å, respektivno, itd. Razlog je taj što se pri prelasku sa s- i p-elemenata na d-elemente, nuklearni naboj se značajno povećava dok je broj elektronskih slojeva očuvan, a privlačenje elektrona jezgrom raste. Ovaj efekat se zove d - kompresija ; najjasnije se manifestuje za f-elemente, za koje je i pozvan lantanoidna kompresija : jonski radijus se smanjuje u familiji lantanida sa 1,15 Å za Ce 3+ na 1,00 Å za Lu 3+ (Shannon – Pruittova skala). Kao što je već pomenuto u odl. 4.2, smanjenje radijusa dovodi do većeg polarizacionog efekta i manje polarizabilnosti. Međutim, joni sa ljuskom od 18 elektrona (Zn 2+, Cd 2+, Hg 2+, Ag + itd.) imaju veću polarizabilnost u odnosu na jone sa ljuskom plemenitog gasa. A ako je u kristalima s ljuskama plemenitih plinova (NaF, MgCl 2, itd.) polarizacija uglavnom jednostrana (anioni se polariziraju pod djelovanjem kationa), tada za 18-elektrona postoji dodatni efekt polarizacije zbog polarizacije katione anionima, što dovodi do povećanja njihove interakcije, jačanja veza, smanjenja međuatomskih udaljenosti. Na primjer, Shannon – Pruittov ionski radijus Ag + je 1,29 Å, što je uporedivo sa 1,16 i 1,52 Å za Na + i K +, respektivno. Ali zbog dodatnog efekta polarizacije, međuatomske udaljenosti u AgCl (2,77 Å) su manje nego čak i u NaCl (2,81 Å). (Vrijedi napomenuti da se ovaj efekat može objasniti sa malo drugačije pozicije - povećanjem kovalentnog doprinosa vezi za AgCl, ali je to u velikoj mjeri jedno te isto.)
Podsjetimo još jednom da u stvarnim tvarima nema jednoatomnih jona s nabojem većim od 3 jedinice. SGSE; izračunate su sve vrijednosti njihovih polumjera date u literaturi. Na primer, efektivni radijus hlora (+7) u KSlO 4 je blizu vrednosti kovalentnog radijusa (0,99 na većini skala) i mnogo veći od ionskog (R S l 7+ = 0,26 Å prema Bokiju, 0,49 Å prema Ingoldu) ...
Nema slobodnog protona H+ u supstancama, čiji bi efekat polarizacije, zbog svoje ultra male veličine, bio ogroman. Stoga je proton uvijek lokaliziran na nekom molekulu - na primjer, na vodi, formirajući poliatomski ion H 3 O + "normalnih" veličina.