Raggi ionici

Un raggio ionico è il raggio di un catione o di un anione, definito dalla distanza tra gli ioni in un composto ionico. I cationi sono più piccoli dell'atomo originario, mentre gli anioni sono più grandi. Simile ai raggi atomici, i raggi ionici sono determinati dal numero di elettroni, dagli orbitali che ne contengono gli elettroni di valenza e dalla carica nucleare.

Considerate il litio, che ha una configurazione degli elettroni di un core di elio con un elettrone 2s più esterno. L'elettrone 2s è schermato dalla carica nucleare da due elettroni 1s e corrisponde ad un raggio atomico di 152 picometri. La perdita dell'elettrone 2s più esterno genera un catione di litio, che ha meno elettroni, ma lo stesso numero di protoni dell'atomo iniziale.

I due elettroni 1s sono tenuti più vicini al nucleo perché sperimentano una carica nucleare efficace maggiore rispetto all'elettrone 2s. Pertanto, il raggio ionico del catione di litio è di 60 picometri, che è molto più piccolo dell'atomo di origine. Questa tendenza è generalmente osservata con tutti i cationi metallici e i loro atomi derivati.

Al contrario, gli anioni sono più grandi dei loro atomi di origine. Quando un atomo di fluoro accetta un elettrone, ottiene un ulteriore elettrone più esterno, ma il numero di protoni, e quindi la carica nucleare, rimane la stessa. L'aumento della repulsione elettrone-elettrone fa sì che gli elettroni si diffondano maggiormente nello spazio.

Pertanto, l'anione fluoruro ha un raggio di 136 picometri, che è molto più grande dell'atomo originario. In generale, il raggio ionico per gli elementi del blocco s e p aumenta lungo la colonna, all'aumentare del numero dei principali livelli di energia, e quindi del numero di orbitali. Che dire di un gruppo di atomi e ioni che possiedono lo stesso numero di elettroni?

Questi sono indicati come una serie isoelettronica e possono essere disposti in base al numero atomico crescente. Ogni membro della serie isoelettronica raffigurata ha 18 elettroni. Tuttavia, differiscono nel numero di protoni.

Lo ione solfuro ha 16 protoni che attraggono 18 elettroni, mentre lo ione calcio ha 20 protoni che attraggono lo stesso numero di elettroni. Pertanto, con più protoni, il calcio può attirare gli elettroni molto più vicini al nucleo rispetto al solfuro, con il risultato che lo ione calcio è più piccolo dello ione solfuro. Maggiore è la carica nucleare, minore è il raggio, anche se l'aggiunta di un guscio di elettroni interrompe questa tendenza.

In conclusione, il solfuro è il più grande e il calcio è lo ione più piccolo di questa serie.