iyon yarıçapı - Ionic radius

yarıçap türleri

İyonik yarıçap , r iyon , bir iyonik kristal yapıdaki tek atomlu bir iyonun yarıçapıdır . Ne atomlar ne de iyonlar keskin sınırlara sahip olmasalar da, katyon ve anyonun iyonik yarıçaplarının toplamı, bir kristal kafeste iyonlar arasındaki mesafeyi verecek şekilde, yarıçapları olan sert küreler gibi muamele görürler . İyonik yarıçaplar tipik olarak 1 Å = 100 pm ile pikometre (pm) veya angstrom (Å) birimlerinde verilir . Tipik değerler 31 pm (0,3 Å) ile 200 pm (2 Å) arasında değişir.

Kavram, solvasyon kabuğu dikkate alınarak sıvı çözeltilerdeki solvatlanmış iyonlara genişletilebilir .

Trendler

X - NaX AgX
F 464 492
Cl 564 555
Br 598 577
Sodyum ve gümüş halojenürler için birim hücre parametreleri ( pm cinsinden , iki M–X bağ uzunluğuna eşittir). Tüm bileşikler NaCl yapısında kristalleşir .
Atomların ve iyonların bağıl yarıçapları. Nötr atomlar gri, katyonlar kırmızı ve anyonlar mavi renktedir .

İyonlar, iyonun elektrik yüküne bağlı olarak nötr atomdan daha büyük veya daha küçük olabilir . Bir atom bir katyon oluşturmak için bir elektron kaybettiğinde, diğer elektronlar çekirdeğe daha fazla çekilir ve iyonun yarıçapı küçülür. Benzer şekilde, bir atoma bir elektron eklendiğinde, bir anyon oluşturur, eklenen elektron, elektronikler arası itme ile elektron bulutunun boyutunu arttırır.

İyonik yarıçap, belirli bir iyonun sabit bir özelliği değildir, koordinasyon sayısı , dönüş durumu ve diğer parametrelere göre değişir . Bununla birlikte, periyodik eğilimlerin tanınmasına izin vermek için iyonik yarıçap değerleri yeterince aktarılabilir . Diğer atom yarıçapı türlerinde olduğu gibi, bir grup alçalınca iyonik yarıçaplar artar . İyonik boyut (aynı iyon için) artan koordinasyon sayısı ile de artar ve yüksek dönüş durumundaki bir iyon, düşük dönüşlü durumdaki aynı iyondan daha büyük olacaktır . Genel olarak, iyon yarıçapı artan pozitif yük ile azalır ve artan negatif yük ile artar.

Bir kristaldeki "anormal" bir iyonik yarıçap, genellikle bağda önemli kovalent karakterin bir işaretidir . Hiçbir bağ tamamen iyonik değildir ve özellikle geçiş metallerinin bazı sözde "iyonik" bileşikleri karakter olarak özellikle kovalenttir. Bu, tablodaki sodyum ve gümüş halojenürler için birim hücre parametreleri ile gösterilmektedir . Florürler temelinde Ag +' nın Na +' dan daha büyük olduğu söylenebilir , ancak klorürler ve bromürler temelinde bunun tersi doğru gibi görünmektedir. Bunun nedeni, AgCl ve AgBr'deki bağların daha büyük kovalent karakterinin, bağ uzunluğunu ve dolayısıyla Ag +' nın görünen iyonik yarıçapını azaltmasıdır; bu , daha elektropozitif sodyumun halojenürlerinde veya içinde bulunduğu gümüş florürde mevcut olmayan bir etkidir . florür iyonu nispeten polarize değildir .

Belirleme

İyonik bir kristaldeki iki iyon arasındaki mesafe , bir kristalin birim hücresinin kenarlarının uzunluklarını veren X-ışını kristalografisi ile belirlenebilir . Örneğin, sodyum klorürün birim hücresinin her bir kenarının uzunluğunun 564.02 pm olduğu bulunmuştur. Sodyum klorürün birim hücresinin her bir kenarının atomların Na + ∙∙∙Cl − ∙∙∙Na + olarak düzenlendiği düşünülebilir , bu nedenle kenar Na-Cl ayrımının iki katıdır. Bu nedenle, Na + ve Cl − iyonları arasındaki mesafe 564.02 pm'nin yarısıdır, bu da 282.01 pm'dir. Bununla birlikte, X-ışını kristalografisi iyonlar arasındaki mesafeyi vermesine rağmen, bu iyonlar arasındaki sınırın nerede olduğunu göstermez, bu nedenle doğrudan iyonik yarıçap vermez.

Shannon kristal verilerini kullanarak bir LiI kristalinin birim hücresinin önden görünümü (Li + = 90 pm; I - = 206 pm). İyodür iyonları neredeyse birbirine değiyor (ama tam olarak değil), bu da Landé'nin varsayımının oldukça iyi olduğunu gösteriyor.

Landé , anyon ve katyonun boyut olarak büyük bir farklılığa sahip olduğu kristalleri dikkate alarak iyonik yarıçapları tahmin etti, örneğin LiI. Lityum iyonları, iyodür iyonlarından o kadar küçüktür ki, lityum kristal kafes içindeki deliklere yerleşerek iyodür iyonlarının temas etmesine izin verir. Yani, kristaldeki iki komşu iyodür arasındaki mesafenin, 214 pm olduğu çıkarsanan iyodür iyonunun yarıçapının iki katı olduğu varsayılır. Bu değer diğer yarıçapları belirlemek için kullanılabilir. Örneğin, RbI'deki iyonlar arası mesafe 356 pm'dir ve Rb + ' nın iyonik yarıçapı için 142 pm verir . Bu şekilde 8 iyonun yarıçap değerleri belirlendi.

Wasastjerna, kırılma indisi ölçümleriyle belirlenen elektriksel polarize edilebilirlikten belirlendiği gibi iyonların nispi hacimlerini dikkate alarak iyonik yarıçapları tahmin etti . Bu sonuçlar Victor Goldschmidt tarafından genişletildi . Wasastjerna ve Goldschmidt Hem O 132 pm arasında bir değere kullanılan 2- iyonu.

Pauling , iyonlar arasındaki mesafeyi anyonik ve katyonik yarıçaplara oranlamak için etkili nükleer yük kullandı . Verileri, O2− iyonuna 140 pm'lik bir yarıçap verir .

Kristalografik verilerin büyük bir incelemesi, Shannon tarafından gözden geçirilmiş iyonik yarıçapların yayınlanmasına yol açtı. Shannon, farklı koordinasyon sayıları ve iyonların yüksek ve düşük dönüş durumları için farklı yarıçaplar verir. Pauling'in yarıçaplarıyla tutarlı olması için Shannon, r iyon (O 2− ) = 140 pm değerini kullandı ; bu değeri kullanan verilere "etkili" iyon yarıçapları denir. Bununla birlikte, Shannon ayrıca r iyonu (O 2− ) = 126 pm; bu değeri kullanan verilere "kristal" iyonik yarıçaplar denir. Shannon, "kristal yarıçaplarının bir katıdaki iyonların fiziksel boyutuna daha yakın karşılık geldiğinin hissedildiğini" belirtir. İki veri seti aşağıdaki iki tabloda listelenmiştir.

İyonik yük ve dönüş fonksiyonunda elementlerin pm cinsinden kristal iyonik yarıçapları
( ls = düşük dönüş, hs = yüksek dönüş).
İyonlar, parantez içinde farklı bir şekilde belirtilmedikçe 6 koordinatlıdır
(örneğin, 4 koordinatlı N 3− için 146 (4) ).
Sayı İsim Sembol 3– 2– 1– 1+ 2+ 3+ 4+ 5+ 6+ 7+ 8+
1 Hidrojen H 208 -4 (2)
3 Lityum Li 90
4 Berilyum olmak 59
5 Bor B 41
6 Karbon C 30
7 Azot n 132 (4) 30 27
8 Oksijen Ö 126
9 flor F 119 22
11 Sodyum Na 116
12 Magnezyum Mg 86
13 Alüminyum Al 67.5
14 Silikon Si 54
15 Fosfor P 58 52
16 Kükürt S 170 51 43
17 Klor Cl 167 26 (3ay) 41
19 Potasyum K 152
20 Kalsiyum CA 114
21 skandiyum sc 88.5
22 Titanyum Ti 100 81 74.5
23 Vanadyum V 93 78 72 68
24 krom ls cr 87 75.5 69 63 58
24 krom hs cr 94
25 Manganez ls Mn 81 72 67 47 (4) 39,5 (4) 60
25 manganez h Mn 97 78,5
26 Demir ls Fe 75 69 72.5 39 (4)
26 demir hs Fe 92 78,5
27 Kobalt ls ortak 79 68.5
27 kobalt h ortak 88.5 75 67
28 Nikel mi Ni 83 70 62
28 Nikel hs Ni 74
29 Bakır Cu 91 87 68 litre
30 Çinko çinko 88
31 galyum ga 76
32 Germanyum Ge 87 67
33 Arsenik Olarak 72 60
34 Selenyum Gör 184 64 56
35 Brom Br 182 73 (4sq) 45 (3ay) 53
37 Rubidyum Rb 166
38 Stronsiyum Bay 132
39 İtriyum Y 104
40 Zirkonyum Zr 86
41 niyobyum not 86 82 78
42 Molibden ay 83 79 75 73
43 Teknesyum Tc 78,5 74 70
44 Rutenyum Ru 82 76 70.5 52 (4) 50 (4)
45 Rodyum Rh 80.5 74 69
46 paladyum PD 73 (2) 100 90 75.5
47 Gümüş Ag 129 108 89
48 Kadmiyum CD 109
49 İndiyum İçinde 94
50 Teneke Sn 83
51 Antimon Sb 90 74
52 Tellür Te 207 111 70
53 İyot ben 206 109 67
54 ksenon Xe 62
55 sezyum C'ler 181
56 Baryum Ba 149
57 lantan La 117.2
58 seryum CE 115 101
59 Praseodimyum Halkla İlişkiler 113 99
60 neodimyum Nd 143 (8) 112.3
61 prometyum Öğleden sonra 111
62 Samaryum Sm 136 (7) 109.8
63 evropiyum AB 131 108.7
64 Gadolinyum gd 107.8
65 Terbiyum yemek 106.3 90
66 Disporsiyum dy 121 105.2
67 Holmiyum Ho 104.1
68 erbiyum Er 103
69 Tülyum Tm 117 102
70 İterbiyum yb 116 100,8
71 lütesyum lu 100,1
72 Hafniyum hf 85
73 Tantal Ta 86 82 78
74 Tungsten W 80 76 74
75 Renyum Tekrar 77 72 69 67
76 Osmiyum İşletim sistemi 77 71.5 68.5 66.5 53 (4)
77 İridyum ir 82 76,5 71
78 Platin nokta 94 76,5 71
79 Altın Au 151 99 71
80 Merkür Hg 133 116
81 Talyum TL 164 102.5
82 Öncülük etmek Pb 133 91.5
83 Bizmut Bi 117 90
84 Polonyum po 108 81
85 astatin NS 76
87 Fransiyum Cum 194
88 Radyum Ra 162 (8)
89 Aktinyum AC 126
90 toryum NS 108
91 protaktinyum baba 116 104 92
92 Uranyum sen 116.5 103 90 87
93 Neptünyum np 124 115 101 89 86 85
94 plütonyum Pu 114 100 88 85
95 Amerika NS 140 (8) 111.5 99
96 küriyum Santimetre 111 99
97 Berkelyum bk 110 97
98 kaliforniyum bkz. 109 96.1
99 Einsteinyum Es 92.8
İyonik yük ve dönüş fonksiyonunda elementlerin pm cinsinden etkin iyon yarıçapları
( ls = düşük dönüş, hs = yüksek dönüş).
İyonlar, parantez içinde farklı bir şekilde belirtilmedikçe 6 koordinatlıdır
(örneğin, 4 koordinatlı N 3− için 146 (4) ).
Sayı İsim Sembol 3– 2– 1– 1+ 2+ 3+ 4+ 5+ 6+ 7+ 8+
1 Hidrojen H 139.9 -18 (2)
3 Lityum Li 76
4 Berilyum olmak 45
5 Bor B 27
6 Karbon C 16
7 Azot n 146 (4) 16 13
8 Oksijen Ö 140
9 flor F 133 8
11 Sodyum Na 102
12 Magnezyum Mg 72
13 Alüminyum Al 53,5
14 Silikon Si 40
15 Fosfor P 212 44 38
16 Kükürt S 184 37 29
17 Klor Cl 181 12 (3ay) 27
19 Potasyum K 138
20 Kalsiyum CA 100
21 skandiyum sc 74.5
22 Titanyum Ti 86 67 60.5
23 Vanadyum V 79 64 58 54
24 krom ls cr 73 61.5 55 49 44
24 krom hs cr 80
25 Manganez ls Mn 67 58 53 33 (4) 25,5 (4) 46
25 manganez h Mn 83 64.5
26 Demir ls Fe 61 55 58,5 25 (4)
26 demir hs Fe 78 64.5
27 Kobalt ls ortak 65 54.5
27 kobalt h ortak 74.5 61 53
28 Nikel mi Ni 69 56 48
28 Nikel hs Ni 60
29 Bakır Cu 77 73 54 litre
30 Çinko çinko 74
31 galyum ga 62
32 Germanyum Ge 73 53
33 Arsenik Olarak 58 46
34 Selenyum Gör 198 50 42
35 Brom Br 196 59 (4sq) 31 (3 yıl) 39
37 Rubidyum Rb 152
38 Stronsiyum Bay 118
39 İtriyum Y 90
40 Zirkonyum Zr 72
41 niyobyum not 72 68 64
42 Molibden ay 69 65 61 59
43 Teknesyum Tc 64.5 60 56
44 Rutenyum Ru 68 62 56.5 38 (4) 36 (4)
45 Rodyum Rh 66.5 60 55
46 paladyum PD 59 (2) 86 76 61.5
47 Gümüş Ag 115 94 75
48 Kadmiyum CD 95
49 İndiyum İçinde 80
50 Teneke Sn 118 69
51 Antimon Sb 76 60
52 Tellür Te 221 97 56
53 İyot ben 220 95 53
54 ksenon Xe 48
55 sezyum C'ler 167
56 Baryum Ba 135
57 lantan La 103.2
58 seryum CE 101 87
59 Praseodimyum Halkla İlişkiler 99 85
60 neodimyum Nd 129 (8) 98.3
61 prometyum Öğleden sonra 97
62 Samaryum Sm 122 (7) 95.8
63 evropiyum AB 117 94.7
64 Gadolinyum gd 93,5
65 Terbiyum yemek 92.3 76
66 Disporsiyum dy 107 91.2
67 Holmiyum Ho 90.1
68 erbiyum Er 89
69 Tülyum Tm 103 88
70 İterbiyum yb 102 86.8
71 lütesyum lu 86.1
72 Hafniyum hf 71
73 Tantal Ta 72 68 64
74 Tungsten W 66 62 60
75 Renyum Tekrar 63 58 55 53
76 Osmiyum İşletim sistemi 63 57.5 54.5 52.5 39 (4)
77 İridyum ir 68 62.5 57
78 Platin nokta 80 62.5 57
79 Altın Au 137 85 57
80 Merkür Hg 119 102
81 Talyum TL 150 88.5
82 Öncülük etmek Pb 119 77.5
83 Bizmut Bi 103 76
84 Polonyum po 223 94 67
85 astatin NS 62
87 Fransiyum Cum 180
88 Radyum Ra 148 (8)
89 Aktinyum AC 112
90 toryum NS 94
91 protaktinyum baba 104 90 78
92 Uranyum sen 102.5 89 76 73
93 Neptünyum np 110 101 87 75 72 71
94 plütonyum Pu 100 86 74 71
95 Amerika NS 126 (8) 97.5 85
96 küriyum Santimetre 97 85
97 Berkelyum bk 96 83
98 kaliforniyum bkz. 95 82.1
99 Einsteinyum Es 83,5

Yumuşak küre modeli

Bazı iyonların yumuşak küre iyon yarıçapları (pm cinsinden)
katyon, M R M anyon, X R, X,
Li + 109.4 Cl - 218.1
Hayır + 149.7 Br - 237.2

Birçok bileşik için, sert küreler olarak iyonların modeli, iyonlar arasındaki mesafeyi kristallerde ölçülebilecek doğrulukta yeniden üretmez. Hesaplanan doğruluğu iyileştirmeye yönelik bir yaklaşım, iyonları kristalde örtüşen "yumuşak küreler" olarak modellemektir. İyonlar üst üste bindikleri için kristaldeki ayrılmaları yumuşak küre yarıçaplarının toplamından daha az olacaktır.

Yumuşak küre iyonik yarıçapları arasındaki ilişki ve ve , ile verilmektedir

,

nerede kristal yapının türüne göre değişen bir üs. Sert küre modelinde , veren 1 olur .

Gözlenen ve hesaplanan iyon ayrımları arasındaki karşılaştırma (pm cinsinden)
MX gözlemlenen Yumuşak küre modeli
LiCl 257.0 257.2
LiBr 275.1 274.4
NaCl 282.0 281.9
NaBr 298.7 298,2

Yumuşak küre modelinde, 1 ile 2 arasında bir değere sahiptir. Örneğin, sodyum klorür yapılı grup 1 halojenürlerin kristalleri için 1.6667 değeri deneyle iyi bir uyum sağlar. Bazı yumuşak küre iyon yarıçapları tablodadır. Bu yarıçaplar, yukarıda verilen kristal yarıçaplardan daha büyüktür (Li + , 90 pm; Cl − , 167 pm). Bu yarıçaplarla hesaplanan iyonlar arası ayrımlar, deneysel değerlerle oldukça iyi bir uyum sağlar. Bazı veriler tabloda verilmiştir. İlginçtir ki, içeren denklem için hiçbir teorik gerekçe verilmemiştir.

küresel olmayan iyonlar

İyonik yarıçap kavramı, küresel bir iyon şekli varsayımına dayanır. Bununla birlikte, grup-teorik bir bakış açısından, bu varsayım yalnızca , halit içindeki Na ve Cl veya sfalerit içindeki Zn ve S gibi yüksek simetrili kristal kafes bölgelerinde bulunan iyonlar için doğrulanır . NaCl ve ZnS'deki O h ve T d kübik grupları olan ilgili kafes bölgesinin nokta simetri grubu dikkate alındığında net bir ayrım yapılabilir . Düşük simetri bölgelerindeki iyonlar için elektron yoğunluklarında küresel şekilden önemli sapmalar meydana gelebilir. Bu olan kutup simetri kafes sitelerinde iyonlar için özellikle geçerlidir kristalografik noktası grupları Cı 1 , Cı- 1 H , Cı- N ya da Cı- nv , n = 2, 3, bağlama geometrisi 4 ya da 6. ayrıntılı bir analiz yapıldı son zamanlarda gerçekleştirilen pirit tipi burada tek-değerli, bileşikler kalkojen iyonları ikamet ilgili Cı 3 örgü siteleri. Kalkojen iyonlarının simetri ekseni boyunca ve ona dik olan farklı yarıçaplara sahip elipsoidal yük dağılımları ile modellenmesi gerektiği bulunmuştur.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar