İyonik yarıçapı

İyonik yarıçapı, 'r_ion, bir atomun iyonunun iyonik kristallerin yapısındaki yarıçaptır. Ne atomların ne de iyonların keskin sınırları olmamasına rağmen, bazen katyon ve anyonun iyonik yarıçaplarının toplamı bir kristal kafes içindeki iyonlar arasındaki mesafeyi verecek şekilde yarıçaplı 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) arasındadır.

Konsept, çözelti kabuğu dikkate alınarak sıvı çözeltilerdeki çözülmüş 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 eşit). Tüm bileşikler NaCl yapısında kristalleşir.

Atom ve iyonların bağıl yarıçapları. Nötr atomlar gri, katyonlar kırmızı ve anyonlar mavidir.

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

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

Bir kristaldeki "anormal" bir iyonik yarıçapı, genellikle bağlanmada önemli kovalent karakterin bir işaretidir. Hiçbir bağ tamamen iyonik değildir ve bazı sözde "iyonik" bileşikler, özellikle geçiş metalleri, karakteristik olarak kovalenttir. Bu, tablodaki sodyum ve gümüş halojenürler için birim hücre parametreleri ile gösterilmiştir. 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 kovalent karakterinin bağ uzunluğunu ve dolayısıyla Ag⁺'nın görünür iyonik yarıçapını azaltmasıdır, bu da daha elektropozitif sodyumun halojenürlerinde veya florürün bulunduğu gümüş florürde bulunmayan bir etkidir. iyon nispeten polarize edilemez.

Belirleme

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

Landé, anyon ve katyonun LiI gibi boyut olarak büyük bir farkının olduğu kristalleri dikkate alarak iyonik yarıçapları tahmin etmiştir. Lityum iyonları, iyodür iyonlarından çok daha küçüktür, lityum kristal kafes içindeki deliklere sığar ve iyodür iyonlarının dokunmasına izin verir. Yani, kristalte iki komşu iyodür arasındaki mesafenin, 214 pm olduğu sonucuna varılan 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 iyon yarıçapı için değerler belirlendi.

Wasastjerna, kırılma indisi ölçümleriyle belirlendiği üzere elektrik polarizasyonundan tespit edilen iyonların nispi hacimlerini dikkate alarak iyonik yarıçapları tahmin etti. Bu sonuçlar Victor Goldschmidt tarafından genişletildi. Wasastjerna ve Goldschmidt, O²⁻ iyonu için 132 pm'lik bir değer kullandı.

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

Kristalografik verilerin büyük bir incelemesi, Shannon tarafından revize edilmiş iyonik yarıçapların yayınlanmasına yol açtı. Shannon, farklı koordinasyon sayıları ve iyonların yüksek ve düşük dönüş durumları için farklı yarıçaplar verir. Pauling'in yarıçaplarıyla tutarlı olmak için Shannon, bir rion (O²⁻ ) = 140 pm kullanmıştır; bu değeri kullanan verilere "etkili" iyonik yarıçaplar denir. Bununla birlikte, Shannon ayrıca rion (O²⁻ ) = 126 pm; bu değeri kullanan verilere "kristal" iyonik yarıçaplar denir. Shannon şöyle diyor, "kristal yarıçaplarının bir katıdaki iyonların fiziksel büyüklüğüne daha yakından karşılık geldiği hissedilir." İki veri kümesi aşağıdaki iki tabloda listelenmiştir.

İyonik yük ve dönüş fonksiyonundaki elementlerin pm cinsinden kristal iyonik yarıçapları (ls = düşük spin, hs = yüksek spin). İyonlar, parantez içinde farklı şekilde belirtilmedikçe 6 koordinattır (örneğin 4 koordinat N3− için 146 (4)).
Numara	Adı	Sembol	3–	2–	1–	1+	2+	3+	4+	5+	6+	7+	8+
1	Hidrojen	H				−4 (2)
3	Lityum	Li				90
4	Berilyum	Be					59
5	Bor	B						41
6	Karbon	C							30
7	Azot	N	132 (4)					30		27
8	Oksijen	O		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 (3py)		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 hs	Mn					97	78.5
26	Demir ls	Fe					75	69	72.5		39 (4)
26	Demir hs	Fe					92	78.5
27	Kobalt ls	Co					79	68.5
27	Kobalt hs	Co					88.5	75	67
28	Nikel ls	Ni					83	70	62 ls
28	Nikel hs	Ni						74
29	Bakır	Cu				91	87	68 ls
30	Çinko	Zn					88
31	Galyum	Ga						76
32	Germanyum	Ge					87		67
33	Arsenik	As						72		60
34	Selenyum	Se		184					64		56
35	Brom	Br			182			73 (4sq)		45 (3py)		53
37	Rubidyum	Rb				166
38	Stronsiyum	Sr					132
39	İtriyum	Y						104
40	Zirkonyum	Zr							86
41	Niyobyum	Nb						86	82	78
42	Molibden	Mo						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	Palladyum	Pd				73 (2)	100	90	75.5
47	Gümüş	Ag				129	108	89
48	Kadmiyum	Cd					109
49	İndiyum	In						94
50	Kalay	Sn							83
51	Antimon	Sb						90		74
52	Tellür	Te		207					111		70
53	İyot	I			206					109		67
54	Ksenon	Xe											62
55	Sezyum	Cs				181
56	Baryum	Ba					149
57	Lanthanum	La						117.2
58	Seryum	Ce						115	101
59	Praseodim	Pr						113	99
60	Neodimyum	Nd					143 (8)	112.3
61	Prometyum	Pm						111
62	Samaryum	Sm					136 (7)	109.8
63	Evropiyum	Eu					131	108.7
64	Gadolinyum	Gd						107.8
65	Terbiyum	Tb						106.3	90
66	Disprozyum	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	Lutesyum	Lu						100.1
72	Hafniyum	Hf							85
73	Tantal	Ta						86	82	78
74	Tungsten	W							80	76	74
75	Renyum	Re							77	72	69	67
76	Osmiyum	Os							77	71.5	68.5	66.5	53 (4)
77	İridyum	Ir						82	76.5	71
78	Platin	Pt					94		76.5	71
79	Altın	Au				151		99		71
80	Cıva	Hg				133	116
81	Talyum	Tl				164		102.5
82	Kurşun	Pb					133		91.5
83	Bizmut	Bi						117		90
84	Polonyum	Po							108		81
85	Astatin	At										76
87	Fransiyum	Fr				194
88	Radyum	Ra					162 (8)
89	Aktinyum	Ac						126
90	Toryum	Th							108
91	Protaktinyum	Pa						116	104	92
92	Uranyum	U						116.5	103	90	87
93	Neptünyumun	Np					124	115	101	89	86	85
94	Plutonyum	Pu						114	100	88	85
95	Amerikum	Am					140 (8)	111.5	99
96	Küriyum	Cm						111	99
97	Berkelyum	Bk						110	97
98	Kaliforniyum	Cf						109	96.1
99	Aynştaynyum	Es						92.8

İyonik yük ve spin fonksiyonundaki elementlerin pm cinsinden etkili iyonik yarıçapları (ls = düşük spin, hs = yüksek spin). İyonlar, parantez içinde farklı şekilde belirtilmedikçe 6 koordinattır (örneğin 4 koordinat N3− için 146 (4) -).
Numara	Adı	Sembol	3–	2–	1–	1+	2+	3+	4+	5+	6+	7+	8+
1	Hidrojen	H				−18 (2)
3	Lityum	Li				76
4	Berilyum	Be					45
5	Bor	B						27
6	Karbon	C							16
7	Azot	N	146 (4)					16		13
8	Oksijen	O		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						44		38
16	Kükürt	S		184					37		29
17	Klor	Cl			181					12 (3py)		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 hs	Mn					83	64.5
26	Demir ls	Fe					61	55	58.5		25 (4)
26	Demir hs	Fe					78	64.5
27	Kobalt ls	Co					65	54.5
27	Kobalt hs	Co					74.5	61	53 hs
28	Nikel ls	Ni					69	56	48 ls
28	Nikel hs	Ni						60
29	Bakır	Cu				77	73	54 ls
30	Çinko	Zn					74
31	Galyum	Ga						62
32	Germanyum	Ge					73		53
33	Arsenik	As						58		46
34	Selenyum	Se		198					50		42
35	Brom	Br			196			59 (4sq)		31 (3py)		39
37	Rubidyum	Rb				152
38	Stronsiyum	Sr					118
39	İtriyum	Y						90
40	Zirkonyum	Zr							72
41	Niyobyum	Nb						72	68	64
42	Molibden	Mo						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	Palladyum	Pd				59 (2)	86	76	61.5
47	Gümüş	Ag				115	94	75
48	Kadmiyum	Cd					95
49	İndiyum	In						80
50	Kalay	Sn							69
51	Antimon	Sb						76		60
52	Tellür	Te		221					97		56
53	İyot	I			220					95		53
54	Ksenon	Xe											48
55	Sezyum	Cs				167
56	Baryum	Ba					135
57	Lanthanum	La						103.2
58	Seryum	Ce						101	87
59	Praseodim	Pr						99	85
60	Neodimyum	Nd					129 (8)	98.3
61	Prometyum	Pm						97
62	Samaryum	Sm					122 (7)	95.8
63	Evropiyum	Eu					117	94.7
64	Gadolinyum	Gd						93.5
65	Terbiyum	Tb						92.3	76
66	Disprozyum	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	Lutesyum	Lu						86.1
72	Hafniyum	Hf							71
73	Tantal	Ta						72	68	64
74	Tungsten	W							66	62	60
75	Renyum	Re							63	58	55	53
76	Osmiyum	Os							63	57.5	54.5	52.5	39 (4)
77	İridyum	Ir						68	62.5	57
78	Platin	Pt					80		62.5	57
79	Altın	Au				137		85		57
80	Cıva	Hg				119	102
81	Talyum	Tl				150		88.5
82	Kurşun	Pb					119		77.5
83	Bizmut	Bi						103		76
84	Polonyum	Po							94		67
85	Astatin	At										62
87	Fransiyum	Fr				180
88	Radyum	Ra					148 (8)
89	Aktinyum	Ac						112
90	Toryum	Th							94
91	Protaktinyum	Pa						104	90	78
92	Uranyum	U						102.5	89	76	73
93	Neptünyumun	Np					110	101	87	75	72	71
94	Plutonyum	Pu						100	86	74	71
95	Amerikum	Am					126 (8)	97.5	85
96	Küriyum	Cm						97	85
97	Berkelyum	Bk						96	83
98	Kaliforniyum	Cf						95	82.1
99	Aynştaynyum	Es						83.5