Raggi ionici

Il raggio ionico è la misura usata per descrivere la dimensione di uno ione. Un catione ha sempre meno elettroni e lo stesso numero di protoni dell’atomo genitore; è più piccolo dell’atomo da cui deriva. Ad esempio, il raggio covalente di un atomo di alluminio (1s²2s²p⁶3s²3p¹) è di 118 pm, mentre il raggio ionico di un Al³⁺ (1s²2s²2p⁶) è di 68 pm. Man mano che gli elettroni vengono rimossi dal guscio di valenza esterno, gli elettroni del nucleo rimanenti che occupano gusci più piccoli sperimentano una maggiore carica nucleare effettiva Ze_sono disegnati ancora più vicino al nucleo.

Le formazioni con cariche più grandi sono più piccole dei formazioni con cariche più piccole (ad esempio, V^{2+ ha} un raggio ionico di 79 pm, mentre quello di V³⁺ è di 64 pm). Procedendo verso il basso i gruppi della tavola periodica, le formazioni di elementi successivi con la stessa carica hanno generalmente raggi più grandi, corrispondenti ad un aumento del numero quantico principale, n.

Un anione (ione negativo) è formato dall’aggiunta di uno o più elettroni al guscio di valenza di un atomo. Ciò si traduce in una maggiore repulsione tra gli elettroni e in una diminuzione di Z_eff per elettrone. Entrambi gli effetti (l’aumento del numero di elettroni e la diminuzione di Z_eff) fanno sì che il raggio di un anione sia maggiore di quello dell’atomo genitore. Ad esempio, un atomo di zolfo ([Ne]3s²3p⁴) ha un raggio covalente di 104 pm, mentre il raggio ionico dell’anione solfuro ([Ne]3s²3p⁶) è di 170 pm. Per gli elementi consecutivi che procedono verso il basso di ogni gruppo, gli anioni hanno numeri quantici principali più grandi e, quindi, raggi più grandi.

Si dice che atomi e ioni che hanno la stessa configurazione elettronica siano isoelettronici. Esempi di specie isoelettroniche sono N^3–, O^2–, F^–, Ne, Na⁺, Mg²⁺e Al³⁺ (1s²2s²2p⁶). Un’altra serie isoelettronica è P^3–, S^2–, Cl^–, Ar, K⁺, Ca²⁺e Sc³⁺ ([Ne]3s²3p⁶). Per gli atomi o gli ioni isoelettronici, il numero di protoni determina la dimensione. Maggiore è la carica nucleare, minore è il raggio in una serie di ioni e atomi isoelettronici.

Questo testo è adattato da OpenStax Chemistry 2e, Sezione 6.5: Variazioni periodiche nelle proprietà degli elementi.