Lernziel
- Erkennen Sie die allgemeinen Trends der Größe des Ionenradius für das Periodensystem.
Key Points
- Der Ionenradius ist der Abstand zwischen dem Kern und dem Elektron in der äußersten Schale eines Ions.
- Wenn ein Atom ein Elektron verliert, um ein Kation zu bilden, trägt das verlorene Elektron nicht mehr dazu bei, die anderen Elektronen von der Ladung des Kerns abzuschirmen; folglich werden die anderen Elektronen stärker vom Kern angezogen, und der Radius des Atoms wird kleiner.
- Wenn ein Elektron zu einem Atom hinzugefügt wird und ein Anion bildet, stößt das hinzugefügte Elektron andere Elektronen ab, was zu einer Vergrößerung des Atoms führt.
- Der beobachtete Trend in der Größe der Ionenradien ist auf die Abschirmung der äußersten Elektronen durch die Elektronen der inneren Schale zurückzuführen, so dass die äußeren Schalenelektronen nicht die gesamte positive Ladung des Kerns „spüren“.
Begriffe
- KationEin positiv geladenes Ion, im Gegensatz zu einem Anion.
- IonEin Atom oder eine Gruppe von Atomen, die eine elektrische Ladung tragen, wie z. B. die Natrium- und Chloratome in einer Salzlösung.
- AnionEin negativ geladenes Ion, im Gegensatz zu einem Kation.
In der Chemie sind periodische Trends die Tendenzen bestimmter elementarer Eigenschaften, entlang einer Periode (Zeile) oder Gruppe (Spalte) des Periodensystems der Elemente zuzunehmen oder abzunehmen. Der Ionenradius (rion) ist der Radius eines Ions, unabhängig davon, ob es sich um ein Anion oder ein Kation handelt. Obwohl weder Atome noch Ionen scharfe Grenzen haben, ist es sinnvoll, sie so zu behandeln, als ob sie harte Kugeln mit Radien wären. Auf diese Weise kann die Summe der Ionenradien eines Kations und eines Anions uns den Abstand zwischen den Ionen in einem Kristallgitter angeben. Ionenradien werden typischerweise in Einheiten von Pikometern (pm) oder Angström (Å) angegeben, wobei 1 Å = 100 pm. Typische Werte reichen von 30 pm (0,3 Å) bis über 200 pm (2 Å).
Trends in den Ionenradien
Ionen können größer oder kleiner als das neutrale Atom sein, abhängig von der Ladung des Ions. Wenn ein Atom ein Elektron verliert, um ein Kation zu bilden, trägt das verlorene Elektron nicht mehr dazu bei, die anderen Elektronen von der Ladung des Kerns abzuschirmen; folglich werden die anderen Elektronen stärker vom Kern angezogen, und der Radius des Atoms wird kleiner. Ähnlich verhält es sich, wenn ein Elektron zu einem Atom hinzugefügt wird und ein Anion bildet. Das hinzugefügte Elektron stößt andere Elektronen ab, was zu einer Vergrößerung des Atoms führt.
Der Ionenradius ist keine feste Eigenschaft eines bestimmten Ions, sondern variiert mit der Koordinationszahl, dem Spin-Zustand und anderen Parametern. Für unsere Zwecke gehen wir davon aus, dass die Ionen so nahe wie möglich an ihrem Grundzustand sind. Dennoch sind die Werte des Ionenradius ausreichend übertragbar, um periodische Trends zu erkennen.
Wie bei anderen Arten von Atomradien nehmen die Ionenradien beim Abstieg von einer Gruppe zu und beim Übergang über eine Periode ab. Beachten Sie, dass dies nur gilt, wenn die Elemente die gleiche Art von Ionen sind, entweder Kationen oder Anionen. Zum Beispiel ist neutrales Lithium zwar größer als neutrales Fluor, aber das Lithiumkation ist viel kleiner als das Fluoranion, weil das Lithiumkation eine andere Schale mit der höchsten Energie hat.