Space-filling modellek az ionok méretének szemléltetésére (kationok - fent, anionok - lent)

Noha sem az atom, sem az ion önmagában nem jellemezhető éles határvonallal, mégis szokás atom- vagy ionsugárt megadni egy-egy elem különböző állapotának jellemzésére, amely például egy atom- vagy ionrácsban az atomok vagy ionok kötéstávolságával is kapcsolatos. Ionok töltésüktől függően kisebbek vagy nagyobbak is lehetnek a semleges atomnál. Például a kationképződésnél - amikor az atom elektront veszít - szemléletes módon a többi elektron jóval erősebb vonzerőt alakít ki, tehát mérete ilyen módon kisebb lesz.

Az ionsugár (ionrádiusz) ugyanakkor nem statikus jellemzője az adott ionnak, hanem függvénye a rendszámnak, a spin állapotnak és más paramétereknek is. Az ionsugár nemcsak a periódusos rendszer főcsoportjainak előrehaladtával, hanem a rendszámmal is növekszik. A magasabb impulzusmomentummal rendelkező ionnak rendszerint magasabb az ionsugár értéke, mint a kisebb spinnel rendelkezőnek.

Az ionsugár meghatározásaSzerkesztés

 
Krisztallográfia elvi vázlat

Egy ionrácsban lévő ionok közti távolság meghatározására általában röntgen krisztallográfiai módszereket alkalmaznak, ilyen módon az ilyen szerkezetre jellemző ún. elemi cella méretei determinálhatók. Példaként véve a nátrium-klorid ionrácsos vegyületét, az elemi cella nagysága 564,02 pm. Ha az elemi cellát egy Na - Cl - Na modellel szemléltetjük, akkor a kapott értékből a Na - Cl kötéstávolságát az 564,02 pm felének tekintjük, mely így 282,01 pm. A krisztallográfia ugyan felvilágosítást ad az ionok közti távolságról, a kötések pontos elhelyezkedését nem szemlélteti.

Landé olyan ionkristályrácsokat vizsgált, amelyben a rácsot alkotó ionok mérete egymástól nagyságrendileg különbözik, ilyen volt a lítium-jodid (LiI). A lítiumionok sokkal kisebbek, mint a jodidionok, ennélfogva úgy helyezkednek el a rácsban, mintha rácsban létrejött lyukakban lennének, következésképp az ionok szinte érintik egymást. A két szomszédos jodidion közti távolság a jodidion rádiuszának kétszeresének adódott, amely 214 pm. Hasonló eljárással határozták meg például a rubídiumion ionsugarát, a RbI kristályszerkezetét vizsgálva.

 
Háromtengelyes ellipszoid

Nem gömbszimmetrikus ionokSzerkesztés

Az ionrádiusz elmélet ui. azon a feltételezésen alapszik, hogy mind az atomok, mind az ionok gömbszimmetrikus szerkezetűek. Csoportelméleti meggondolásokból ez belátható, hogy a feltételezés csak olyan kristályráccsal rendelkező ionokra lehet érvényes, amelyek szimmetriafoka magas, mint a nátrium-klorid vagy a cink-szulfid esetében (szfalerit).

Azon ionok esetén, amelyek alacsony szimmetriafokkal rendelkeznek, az elektronsűrűség-eloszlás elfajulásából következően a gömbszimmetrikus rend eltérést mutat. Számos pirit-szerű diszulfidokkal történt vizsgálat, amelyben az egy vegyértékű szulfid ionok ún.   kötésben vannak a rácsban. A vizsgálati eredmények alapján világossá vált, hogy a szulfidionok ellipszoiddal voltak modellezhetők - a szimmetriatengelyeknek megfelelően.

ForrásokSzerkesztés