Az atomsugár és az ionsugár közötti különbség

Tabla de Contenidos

Az atomsugár és az ionsugár két fogalom, amelyek hasonlóak, de nem ugyanazok. Mindkettő az atomok és az ionok tényleges méretének mértéke. Ugyanannak az elemnek lehet atomi sugara és ionsugara is, sőt az utóbbiak közül több is lehet, attól függően, hogy milyen vegyértékeket tud felvenni az általa alkotott különböző kémiai vegyületekben.

Ezután meglátjuk, mire vonatkozik ez a két fogalom, és miben különböznek egymástól.

Mi az atomsugár?

Az atomsugár a kémiai elemek olyan tulajdonsága, amely a két azonos atom egymáshoz kapcsolódó magjai közötti átlagos távolság fele .

Ez egy olyan fogalom, amely képet ad az atomok méretéről elemi állapotukban. Vigyázni kell azonban arra, hogy az atomi sugarat ne úgy értelmezzük, mint annak bizonyítékát, hogy az atomok meghatározott sugarú gömbök. Valójában az atomok egy atommagból állnak, amelyet elektronfelhő vesz körül, és ez a felhő általában minden, csak nem gömb alakú; és nincsenek éles határai, ahogy azt a legtöbb atomi sugarat bemutató illusztráció is sugallja.

Ennek ellenére kétségtelen, hogy egyes atomok nagyobbak, mint mások, és az atomsugár fogalma nagyon hasznos, hogy képet kapjunk arról, melyik nagyobb és melyik kisebb.

Hogyan határozható meg az atomsugár?

Az atomi sugarat az elemek szilárd állapotú kristályszerkezetéből kaphatjuk meg. A kristályszerkezetet pedig röntgen-, neutron- vagy elektrondiffrakciós technikával kaphatjuk meg, amely technikával megtudhatjuk, hogy az atomok hogyan csomagolódnak a kristály egységcellájában, és milyen méretei vannak az említett cellának. Ha a szerkezet megoldódott, és az egységcellában lévő összes atom helyzete ismert, az atomi sugarat a két szomszédos atom magja közötti távolság feleként számítjuk ki.

Az atomi sugarat befolyásoló tényezők

Számos tényező befolyásolja az atomi sugarat, és ennek a tulajdonságnak a periodikus változását idézi elő. A legfontosabb tényező az effektív nukleáris töltés, amely nem más, mint a legkülső elektronok által a legbelső elektronok árnyékolása következtében érzékelt tényleges elektromos töltés.

Mivel a periódusos rendszer egy periódusán keresztül balról jobbra haladva az effektív magtöltés növekszik, a vegyértékelektronok jobban vonzódnak az atommaghoz, így a legkülső elektronfelhő kisebb lesz. Ennek az a következménye, hogy az atomsugár csökken.

Másrészt, ahogy a táblázatban egy csoporttal lefelé haladunk, egy energiaszintről egy magasabbra jutunk, így az elektronok és az atommag közötti átlagos távolság növekszik. Következésképpen az atomsugár felülről lefelé növekszik.

Mi az ionsugár?

Az ion sugarát az atomsugárhoz hasonló módon határozzuk meg, azzal a különbséggel, hogy ebben az esetben ez két egyatomos ion, egy kation és egy anion atommagja közötti távolság. Az ionsugár az ion magja és legkülső elektronjai, azaz vegyértékelektronjai közötti távolság . Ellentétben az atomsugárral, az ionsugár nem számítható ki a kristályban lévő két ion távolságának fele, mivel az azonos töltésű ionok nem egymással, hanem ellentétes töltésű ionokkal kötődnek. Két ellenion atommagja közötti teljes távolság azonban mindkét ionsugár összege.

Hogyan határozható meg az ionsugár?

Az ion sugarát ugyanúgy határozzák meg, mint az atomi sugarakat, vagyis az ionos szilárd anyagok kristályszerkezetének alakja és méretei alapján. Ezt a szerkezetet viszont olyan technikákkal lehet elérni, mint a röntgendiffrakció, a neutrondiffrakció és az elektrondiffrakció, hogy csak néhányat említsünk. Mivel azonban nincs közvetlen mód egy adott izolált ion sugarának meghatározására, a legjobb, ha megbecsüljük az egyik ion sugarát, és összehasonlítva megtaláljuk a többi ionét, amelyhez kapcsolódik.

Az ionsugár változékonyabb, mint az atomsugár, mivel az ionos kötés természete a kötött atomoktól függően változik. Ezen túlmenően az ionos kötés soha nem 100%-ban ionos, és mindig változó kovalens karakterű, ami miatt az ion sugara vegyületenként változik. Így, ha egy bizonyos ion ion sugarának értékét közöljük, az valójában nagyszámú kísérleti meghatározás átlaga, ezért az ion sugarak ritkán adják össze a kristályos cella tényleges méreteit.

Az ionos sugarat befolyásoló tényezők

Amellett, hogy a vegyértékelektronok effektív nukleáris töltése is befolyásolja, az elem ionsugarának legmeghatározóbb tényezője az ion töltése.

Az anionok, vagyis azok az ionok, amelyek elektronfelesleggel rendelkeznek, és ezért nettó negatív töltéssel rendelkeznek, általában nagyobb ionsugárral rendelkeznek, mint a hasonló elektronszámú kationok. Továbbá minél nagyobb az ion által hordozott töltés, annál nagyobb az ion sugara ugyanannál az elemnél.

Másrészt pozitív töltésű ionok, azaz kationok keletkeznek a semleges elem elektronjainak elvesztésével. Ez csökkenti az elektronok közötti taszítást és növeli az effektív magtöltést, így az elektronfelhő összehúzódik, kisebb ion keletkezik. Minél nagyobb az ion töltése, annál jobban össze tud húzódni az elektronfelhő, tehát annál kisebb az ionsugár.