8.3: İyonik Yarıçap

İyonik yarıçap, bir iyonik bileşikteki iyonlar arasındaki mesafe ile tanımlanan bir katyon veya bir anyonun yarıçapıdır. Katyonlar ana atomdan daha küçüktür, oysa anyonlar daha büyüktür. Atom yarıçaplarına benzer şekilde, iyonik yarıçaplar elektronların sayısı, değerlik elektronlarını tutan orbitaller ve nükleer yük ile belirlenir.

Bir helyum çekirdeğinin elektron konfigürasyonuna ve en dıştaki 2s elektronuna sahip lityumu ele alalım. 2s elektronu çekirdek yükünden iki 1s elektron ile perdelenir ve 152 pikometrelik atom yarıçapını oluşturur. En dıştaki 2s elektronunun kaybı, daha az elektrona sahip ancak ana atomla aynı sayıda protona sahip bir lityum katyonu oluşturur.

İki 1s elektronu çekirdeğe daha yakın tutulur çünkü 2s elektronundan daha büyük bir etkili çekirdek yüküne sahiptir. Dolayısıyla, lityum katyonunun iyonik yarıçapı, ana atomdan çok daha küçük olan 60 pikometredir. Bu eğilim genellikle tüm metal katyonlarında ve bunların ana atomlarında görülür.

Buna karşılık, anyonlar ana atomlarından daha büyüktür. Bir flor atomu bir elektron aldığında, bu yeni elektron en dışa eklenir, ancak proton sayısı ve dolayısıyla çekirdek yükü aynı kalır. Artan elektron-elektron itmesi, elektronların uzayda daha fazla yayılmasına neden olur.

Bu nedenle, florür anyonu, ana atomdan çok daha büyük olan 136 pikometrelik bir yarıçapa sahip olur. Genel olarak, s ve p-blok elementlerinin iyonik yarıçapı, ana enerji seviyelerinin sayısı ve dolayısıyla orbitallerin sayısı arttıkça, sütunda aşağı doğru artar. Peki ya aynı sayıda elektrona sahip bir grup atom ve iyon çapları nasıl değişir?

Bunlar izoelektronik seri olarak adlandırılırlar ve atom numarası artırılarak düzenlenebilirler. Gösterilen izoelektronik serinin her bir üyesi 18 elektrona sahiptir. Bununla birlikte, proton sayısında farklılık gösterirler.

Sülfür iyonunun 18 elektron çeken 16 protonu varken, kalsiyum iyonunun aynı sayıda elektronu çeken 20 protonu vardır. Böylece, daha fazla protonla kalsiyum elektronları çekirdeğe sülfittekinden çok daha yakına çekebilir ve bu da kalsiyum iyonunun sülfid iyonundan daha küçük olmasına neden olur. Çekirdek yükü ne kadar büyükse, yarıçap o kadar küçüktür, ancak bir elektron kabuğunun eklenmesi bu eğilimi bozar.

Yine de, sülfür bu serideki en büyük iyon kalsiyum ise en küçük iyondur.