Ionic Radius Trend

Ηιονική ακτίνα ενός ατόμου είναι μια μέτρηση του ιόντος του ατόμου όταν το άτομο βρίσκεται μέσα σε ένα κρυσταλλικό πλέγμα. Η ιοντική ακτίνα ορίζεται ως η μισή απόσταση μεταξύ δύο διαφορετικών ατόμων που μόλις αγγίζονται.

Η τάση της ιοντικής ακτίνας αναφέρεται στο πώς η ιοντική ακτίνα των στοιχείων ακολουθεί μια προβλέψιμη τάση στον περιοδικό πίνακα των στοιχείων. Η ιοντική ακτίνα τείνει να αυξάνεται καθώς μετακινείστε από πάνω προς τα κάτω στον περιοδικό πίνακα και τείνει να μειώνεται καθώς μετακινείστε αριστερά προς τα δεξιά στον περιοδικό πίνακα.

Ορισμός ιοντικής ακτίνας

Όπως αναφέρθηκε, η ιοντική ακτίνα ενός ιόντος μετριέται όταν το άτομο βρίσκεται σε ένα κρυσταλλικό πλέγμα. Η τιμή της ιοντικής ακτίνας είναι η μισή απόσταση μεταξύ δύο ιόντων που μόλις αγγίζουν το ένα το άλλο. Το όριο ενός κελύφους ηλεκτρονίων είναι δύσκολο να μετρηθεί με ακρίβεια, επομένως τα ιόντα ενός ατόμου αντιμετωπίζονται συνήθως σαν να ήταν συμπαγείς σφαίρες. Η ιοντική ακτίνα μπορεί εύκολα να είναι λίγο μικρότερη ή μεγαλύτερη από την ατομική ακτίνα, η οποία είναι η ακτίνα που έχει ένα ουδέτερο άτομο του στοιχείου.

Το αν είναι μεγαλύτερο ή μικρότερο εξαρτάται από το είδος του ηλεκτρικού φορτίου που έχει το ιόν. Τα κατιόντα, ή θετικά φορτισμένα ιόντα, είναι συνήθως μικρότερα από ένα ουδέτερο άτομο του στοιχείου. Αυτό συμβαίνει επειδή ένα κατιόν έχει ένα ηλεκτρόνιο που αφαιρείται από το περίβλημά του, έτσι τα ηλεκτρόνια που παραμένουν βιώνουν μεγαλύτερη έλξη προς τον πυρήνα και έλκονται προς αυτόν. Αντίθετα, τα ανιόντα (αρνητικά φορτισμένα ιόντα) έχουν ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο. Αυτό το ηλεκτρόνιο αυξάνει το συνολικό μέγεθος του νέφους ηλεκτρονίων και μπορεί να κάνει την ιοντική ακτίνα μεγαλύτερη.

Είναι δύσκολο να λάβουμε την ακριβή μέτρηση της ιοντικής ακτίνας επειδή μπορεί να κυμαίνονται ανάλογα με τη μέθοδο που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του μεγέθους του ιόντος. Η ιοντική ακτίνα μετριέται συχνά με κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ ή με παρόμοιες συσκευές και συστήματα, και η εφαρμογή διαφορετικού συστήματος μέτρησης μπορεί να αλλάξει τη μετρούμενη τιμή της ιοντικής ακτίνας. Τούτου λεχθέντος, οι περισσότερες μετρήσεις της ιοντικής ακτίνας πέφτουν μεταξύ 30 μ.μ. έως 200 μ.μ..

Λάβετε υπόψη ότι τόσο η ιοντική ακτίνα όσο και η ατομική ακτίνα δεν είναι σταθερές τιμές. Μπορούν να αλλάξουν επειδή οι διάφορες διαμορφώσεις ιόντων και ατόμων μπορούν να επηρεάσουν την απόσταση μεταξύ των πυρήνων των ιόντων. Τα ηλεκτρονιακά κελύφη δύο διαφορετικών ατόμων μπορούν να επικαλύπτονται το ένα με το άλλο και διαφορετικές περιστάσεις μπορεί να μετατοπίσουν την απόσταση κατά την οποία επικαλύπτονται.

Η ατομική ακτίνα δύο ατόμων που μόλις αγγίζουν μερικές φορές αναφέρεται ως ακτίνα van der Waals. Αυτό οφείλεται στον τρόπο με τον οποίο η εβδομαδιαία έλξη των δυνάμεων van der Waals επηρεάζει τις αποστάσεις των δύο διαφορετικών ατόμων. Τα στοιχεία ευγενούς αερίου αναφέρονται συχνά με την ακτίνα van der Waals. Ο ομοιοπολικός δεσμός των μετάλλων μεταξύ τους μέσα σε ένα πλέγμα σημαίνει ότι η ατομική ακτίνα μπορεί επίσης να αναφέρεται ως μεταλλική ακτίνα ή ομοιοπολική ακτίνα. Μερικές φορές η απόσταση μεταξύ των μη μεταλλικών στοιχείων θα αναφέρεται ακόμη και ως ομοιοπολική ακτίνα.

Η ατομική ακτίνα που δίνεται συχνά στα γραφήματα είναι συχνά ένα μείγμα των τιμών για τις ακτίνες van der Waals, τις ομοιοπολικές ακτίνες και τις μεταλλικές ακτίνες. Υπάρχει μόνο μια μικρή διαφορά σε αυτές τις τιμές και ως επί το πλείστον, οι διαφορές δεν προκαλούν καμία ανησυχία.

Η τάση της ιοντικής ακτίνας

Η τάση ιοντικής ακτίνας περιγράφει το προβλέψιμο μοτίβο που ακολουθεί η ιοντική ακτίνα καθώς μετακινείστε στον περιοδικό πίνακα. Καθώς ακολουθείτε τον περιοδικό πίνακα από πάνω προς τα κάτω προς τα κάτω μια ομάδα στοιχείων (μια στήλη), η ιοντική ακτίνα αυξάνεται για το επόμενο στοιχείο. Αυτό συμβαίνει επειδή τα στοιχεία πιο κάτω στον περιοδικό πίνακα έχουν περισσότερα κελύφη ηλεκτρονίων, γεγονός που αυξάνει το μέγεθος βάσης του ατόμου. Κάθε υψηλότερο βασικό επίπεδο ενέργειας έχει τροχιακά μεγαλύτερα από τα τροχιακά που βρίσκονται στα μικρότερα ενεργειακά επίπεδα. Η αύξηση των βασικών επιπέδων ενέργειας αντισταθμίζει το αυξημένο πυρηνικό φορτίο του ατόμου, επομένως η ατομική ακτίνα αυξάνεται.

Εάν ακολουθήσετε τον περιοδικό πίνακα από αριστερά προς τα δεξιά σε μια συγκεκριμένη περίοδο στοιχείου (ή σειρά), θα διαπιστώσετε ότι η ιοντική ακτίνα των στοιχείων μειώνεται. Αυτό μπορεί αρχικά να φαίνεται αντιφατικό επειδή το μέγεθος του ατομικού πυρήνα αυξάνεται με μεγαλύτερους ατομικούς αριθμούς. Ωστόσο, αυτό συμβαίνει επειδή καθώς αυξάνεται το μέγεθος του ατομικού πυρήνα, αυξάνεται και η ποσότητα της θετικής δύναμης που έχει επίδραση στα ηλεκτρόνια του ατόμου. Αυτό σημαίνει ότι όσο αυξάνεται το μέγεθος του πυρήνα, τα ηλεκτρόνια του ατόμου έλκονται πιο σφιχτά. Τα ηλεκτρόνια μέσα στο άτομο έλκονται σταδιακά πιο κοντά στον πυρήνα του ατόμου λόγω του αυξημένου θετικού φορτίου του ατόμου. Σημειώστε ότι υπάρχουν ορισμένες εξαιρέσεις σε αυτή την τάση. Για παράδειγμα, η ακτίνα του οξυγόνου είναι στην πραγματικότητα λίγο μεγαλύτερη από την ακτίνα του αζώτου.

Αυτό το φαινόμενο είναι εξαιρετικά αξιοσημείωτο με τα μεταλλικά στοιχεία, καθώς σχηματίζουν κατιόντα. Τα άτομα απορρίπτουν το εξωτερικό τους ηλεκτρόνιο και μερικές φορές ένα ολόκληρο κέλυφος ηλεκτρονίων πέφτει από το άτομο. Παρόλα αυτά, η ιοντική ακτίνα των μετάλλων μετάπτωσης μέσα σε μια δεδομένη περίοδο δεν κυμαίνεται πολύ από άτομο σε άτομο κοντά στην αρχή μιας σειράς.

Παραδείγματα Τάσης Ιονικής Ακτίνας

Ας ρίξουμε μια ματιά σε μερικά παραδείγματα της τάσης της ιοντικής ακτίνας. Ας εξετάσουμε τα στοιχεία της Ομάδας 1 του περιοδικού πίνακα.

• Λίθιο:Ατομική ακτίνα – 1,34
  Νάτριο:Ατομική ακτίνα – 1,54
  Κάλιο:Ατομική ακτίνα – 1,96
  Ρουβίδιο:Ατομική ακτίνα – 2,11
  Καίσιο:Ατομική ακτίνα – 2,25

Ας δούμε τώρα μερικά από τα στοιχεία της Ομάδας 17 του περιοδικού πίνακα:

• Φθόριο:Ατομική ακτίνα – 0,72
  Χλώριο:ατομική ακτίνα – 0,99
  βρώμιο:ατομική ακτίνα – 1,14
  ιώδιο:ατομική ακτίνα – 1,33

Άλλες τάσεις στον περιοδικό πίνακα

Η τάση της ατομικής ακτίνας αντανακλά την αλλαγή στην ατομική ακτίνα που συμβαίνει καθώς ακολουθείτε τον περιοδικό πίνακα από πάνω προς τα κάτω. Η ατομική ακτίνα των διαφορετικών στοιχείων τείνει να αυξάνεται καθώς κινείστε προς τα κάτω στον περιοδικό πίνακα, όπως και η ιοντική ακτίνα. Η τάση ηλεκτραρνητικότητας περιγράφει πώς, όπως ακολουθεί κανείς τον περιοδικό πίνακα, η ηλεκτραρνητικότητα από αριστερά προς τα δεξιά τείνει να αυξάνεται ενώ σε τάσεις προς τα κάτω καθώς κινείστε από πάνω προς τα κάτω.

Η τάση συγγένειας ηλεκτρονίων αναφέρεται στο πώς η συγγένεια ηλεκτρονίων των στοιχείων τείνει να αυξάνεται καθώς πηγαίνετε από αριστερά προς τα δεξιά στον περιοδικό πίνακα και πώς γενικά μειώνεται καθώς μετακινείστε από την κορυφή του πίνακα προς τα κάτω. Η τάση της ενέργειας ιονισμού αναφέρεται στον τρόπο με τον οποίο η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να εκτοπιστεί ένα ηλεκτρόνιο από ένα άτομο μπορεί να παρακολουθηθεί χρησιμοποιώντας τον περιοδικό πίνακα. Καθώς ακολουθείτε τον περιοδικό πίνακα από πάνω προς τα κάτω, η ενέργεια ιονισμού συνήθως μειώνεται ενώ αυξάνεται καθώς μετακινείστε αριστερά προς τα δεξιά.