Sự khác biệt giữa bán kính nguyên tử và bán kính ion

Bán kính nguyên tử và bán kính ion là hai khái niệm giống nhau nhưng không giống nhau. Cả hai đều là thước đo kích thước thực tế của các nguyên tử và ion tương ứng. Cùng một nguyên tố có thể có cả bán kính nguyên tử và bán kính ion, và thậm chí có thể có một số bán kính ion, tùy thuộc vào các hóa trị khác nhau mà nó có thể đảm nhận trong các hợp chất hóa học khác nhau mà nó tạo thành.

Tiếp theo, chúng ta sẽ xem hai khái niệm này đề cập đến điều gì và chúng khác nhau như thế nào.

Bán kính nguyên tử là gì?

Bán kính nguyên tử là một tính chất của các nguyên tố hóa học được định nghĩa bằng một nửa khoảng cách trung bình giữa các hạt nhân của hai nguyên tử giống hệt nhau được liên kết với nhau .

Đó là một khái niệm cung cấp cho chúng ta ý tưởng về kích thước của các nguyên tử ở trạng thái cơ bản của chúng. Tuy nhiên, cần phải cẩn thận để không diễn giải bán kính nguyên tử như là bằng chứng cho thấy các nguyên tử là những quả cầu có bán kính xác định. Trên thực tế, các nguyên tử được tạo thành từ một hạt nhân được bao quanh bởi một đám mây điện tử và đám mây này nói chung là bất kỳ thứ gì ngoại trừ hình cầu; nó cũng không có ranh giới sắc nét như hầu hết các hình minh họa thể hiện bán kính nguyên tử gợi ý.

Như đã nói, chắc chắn rằng một số nguyên tử lớn hơn các nguyên tử khác và khái niệm bán kính nguyên tử rất hữu ích để biết được nguyên tử nào lớn hơn và nguyên tử nào nhỏ hơn.

Bán kính nguyên tử được xác định như thế nào?

Bán kính nguyên tử có thể thu được từ cấu trúc tinh thể của các nguyên tố ở trạng thái rắn. Đổi lại, cấu trúc tinh thể có thể thu được thông qua kỹ thuật nhiễu xạ tia X, neutron hoặc điện tử, một kỹ thuật mà qua đó chúng ta có thể tìm ra cách các nguyên tử được đóng gói trong ô đơn vị của tinh thể và kích thước của ô nói trên là gì. Khi cấu trúc được giải quyết và vị trí của tất cả các nguyên tử trong ô đơn vị được biết, bán kính nguyên tử được tính bằng một nửa khoảng cách giữa hạt nhân của hai nguyên tử liền kề.

Các yếu tố ảnh hưởng đến bán kính nguyên tử

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến bán kính nguyên tử và làm phát sinh sự biến thiên tuần hoàn của tính chất này. Yếu tố quan trọng nhất là điện tích hạt nhân hiệu quả, không gì khác hơn là điện tích thực mà các electron ngoài cùng cảm nhận được do sự che chắn của các electron trong cùng.

Vì khi chúng ta di chuyển từ trái sang phải qua một chu kỳ của bảng tuần hoàn, điện tích hạt nhân hiệu dụng tăng lên, các electron hóa trị bị hạt nhân hút nhiều hơn, do đó đám mây electron ngoài cùng trở nên nhỏ hơn. Hậu quả của việc này là bán kính nguyên tử giảm.

Mặt khác, khi chúng ta đi xuống một nhóm trong bảng, chúng ta đi từ mức năng lượng này lên mức năng lượng cao hơn, do đó khoảng cách trung bình giữa các electron và hạt nhân tăng lên. Do đó, bán kính nguyên tử tăng dần từ trên xuống dưới.

Bán kính ion là gì?

Bán kính ion được xác định theo cách tương tự như bán kính nguyên tử, ngoại trừ trong trường hợp này, nó là khoảng cách giữa các hạt nhân của hai ion đơn nguyên tử, một cation và một anion. Bán kính ion là khoảng cách giữa hạt nhân của một ion và các electron ngoài cùng của nó, nghĩa là các electron hóa trị của nó . Không giống như bán kính nguyên tử, bán kính ion không thể được tính bằng một nửa khoảng cách giữa hai ion trong tinh thể, vì các ion cùng điện tích không liên kết với nhau mà với các ion mang điện tích trái dấu. Tuy nhiên, tổng khoảng cách giữa các hạt nhân của hai phản ứng là tổng của cả hai bán kính ion.

Bán kính ion được xác định như thế nào?

Bán kính ion được xác định giống như bán kính nguyên tử, nghĩa là thông qua hình dạng và kích thước của cấu trúc tinh thể của chất rắn ion. Đổi lại, cấu trúc này có thể thu được thông qua các kỹ thuật như nhiễu xạ tia X, nhiễu xạ neutron và nhiễu xạ điện tử, v.v. Tuy nhiên, vì không có cách trực tiếp để xác định bán kính của một ion bị cô lập cụ thể, nên điều tốt nhất nên làm là ước tính bán kính ion của một và bằng cách so sánh, tìm bán kính của các ion khác liên kết với nó.

Bán kính ion thay đổi nhiều hơn bán kính nguyên tử, vì bản chất của liên kết ion thay đổi tùy thuộc vào các nguyên tử được liên kết. Ngoài ra, liên kết ion không bao giờ là 100% ion và luôn có đặc tính cộng hóa trị thay đổi, khiến bán kính ion thay đổi từ hợp chất này sang hợp chất khác. Do đó, khi giá trị bán kính ion của một ion nhất định được báo cáo, nó thực sự là giá trị trung bình trong một số lượng lớn các phép xác định thực nghiệm, đó là lý do tại sao bán kính ion hiếm khi cộng với kích thước thực tế của ô kết tinh.

Các yếu tố ảnh hưởng đến bán kính ion

Ngoài việc bị ảnh hưởng bởi điện tích hạt nhân hiệu quả do các electron hóa trị cảm nhận, yếu tố quyết định nhất đến bán kính ion của một nguyên tố là điện tích trên ion.

Anion, tức là những ion thừa electron và do đó có điện tích âm, thường có bán kính ion lớn hơn các cation có cùng số electron. Hơn nữa, điện tích mà ion mang theo càng lớn thì bán kính ion đối với cùng một nguyên tố càng lớn.

Mặt khác, các ion tích điện dương, nghĩa là cation, được hình thành do sự mất electron từ nguyên tố trung hòa. Điều này làm giảm lực đẩy giữa các electron và tăng điện tích hạt nhân hiệu quả, do đó đám mây electron co lại, tạo ra một ion nhỏ hơn. Điện tích trên ion càng cao, đám mây electron có thể co lại càng nhiều, do đó bán kính ion càng nhỏ.

Tóm tắt về sự khác biệt giữa bán kính nguyên tử và bán kính ion

Bảng sau đây tóm tắt những khác biệt quan trọng nhất giữa bán kính nguyên tử và ion dựa trên các tiêu chí khác nhau:

Người giới thiệu

Chang, R. (2002). Hóa lý ( tái ^{bản lần} 1 .). GIÁO DỤC MCGRAW HILL.

Chang, R. (2021). Hóa học ( ^{tái bản lần} thứ 11 .). GIÁO DỤC MCGRAW HILL.

Educaplus.org. (2021). Thuộc tính phần tử . http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/radio-atomico.html

Bán kính nguyên tử và bán kính ion . (nd). Hóa học thuần túy. https://es-puraquimica.weebly.com/radios-atomico-e-ionico.html

Thuật ngữ – Bán kính ion . (nd). EHU.EUS. http://www.ehu.eus/imacris/PIE05/web/terminos/RadioIonico.htm