イオン半径 原子の は、原子が結晶格子内にあるときの原子のイオンの測定値です。イオン半径は、かろうじて接触している 2 つの異なる原子間の距離の半分として定義されます。
イオン半径の傾向 元素のイオン半径が、元素の周期表全体で予測可能な傾向に従う方法を指します。イオン半径は、周期表の上から下に移動すると増加する傾向があり、周期表を左から右に移動すると減少する傾向があります.
イオン半径の定義
前述のように、イオンのイオン半径は、原子が結晶格子内にあるときに測定されます。イオン半径の値は、互いにかろうじて接触している 2 つのイオン間の距離の半分です。電子殻の境界を正確に読み取るのは難しいため、原子のイオンは通常、固体の球であるかのように扱われます。イオン半径は、元素の中性原子が持つ半径である原子半径よりもわずかに小さいか大きい場合があります。
大きいか小さいかは、イオンが持っている電荷の種類によって異なります。陽イオン、または正に帯電したイオンは、通常、元素の中性原子よりも小さいです。これは、陽イオンの殻から電子が取り除かれているため、残っている電子が核により大きな引力を経験し、核に向かって引き寄せられるためです。対照的に、陰イオン (負に帯電したイオン) は追加の電子を持っています。この電子は電子雲全体のサイズを大きくし、イオン半径を大きくすることができます。
イオンのサイズを決定するために使用される方法によって変動する可能性があるため、イオン半径を正確に測定することは困難です。イオン半径は、多くの場合、X 線結晶構造解析または同様のデバイスやシステムで測定されますが、別の測定システムを実装すると、イオン半径の測定値が変わる可能性があります。とはいえ、イオン半径のほとんどの測定値は、午後 30 時から午後 200 時の間です。
イオン半径と原子半径の両方が固定値ではないことに注意してください。イオンと原子のさまざまな構成がイオンの核間の距離に影響を与える可能性があるため、それらは変化する可能性があります。 2 つの異なる原子の電子殻は、互いに重なり合うことができ、異なる状況では重なり合う距離がずれる可能性があります。
かろうじて接触している 2 つの原子の原子半径は、ファン デル ワールス半径と呼ばれることがあります。これは、ファン デル ワールス力の弱い引力が 2 つの異なる原子の距離に影響を与える方法によるものです。希ガス元素は、ファン デル ワールス半径で頻繁に報告されます。金属が格子内で互いに共有結合しているということは、原子半径が金属半径または共有結合半径とも呼ばれることがあることを意味します。非金属元素間の距離は、共有結合半径と呼ばれることもあります。
多くの場合、チャートに表示される原子半径は、ファン デル ワールス半径、共有結合半径、および金属半径の値の混合です。これらの値にはわずかな違いしかなく、ほとんどの場合、違いは問題になりません。
イオン半径の傾向
イオン半径の傾向は、周期表を移動するときにイオン半径がたどる予測可能なパターンを表します。元素のグループ (列) を上から下に周期表に従っていくと、次の元素のイオン半径が増加します。これは、周期表の下の方にある元素ほど電子殻が多く、原子の基底サイズが大きくなるためです。より高い主エネルギー準位には、より小さなエネルギー準位に見られる軌道よりも大きな軌道があります。原理エネルギー レベルの増加は、原子の核電荷の増加を上回るため、原子半径が増加します。
周期表を特定の元素周期 (または行) で左から右にたどると、元素のイオン半径が減少することがわかります。原子核のサイズは原子番号が大きいほど大きくなるため、これは最初は直感に反するように見えるかもしれません。しかし、これは、原子核のサイズが大きくなるにつれて、原子の電子に影響を与える正の力の量も大きくなるためです。これは、原子核のサイズが大きくなるにつれて、原子の電子がよりきつく引き寄せられることを意味します。原子内の電子は、原子の正電荷が増加するため、徐々に原子核に引き寄せられます。この傾向にはいくつかの例外があることに注意してください。たとえば、酸素の半径は実際には窒素の半径より少し大きいです。
この効果は、金属元素が陽イオンを形成するため、金属元素で非常に顕著です。原子は最も外側の電子を放出し、電子殻全体が原子から脱落することがあります。それにもかかわらず、特定の期間内の遷移金属のイオン半径は、系列の開始近くで原子から原子へとあまり変動しません。
イオン半径トレンドの例
イオン半径の傾向の例をいくつか見てみましょう。周期表のグループ 1 の元素を調べてみましょう。
- リチウム:原子半径 – 1.34
ナトリウム:原子半径 – 1.54
カリウム:原子半径 – 1.96
ルビジウム:原子半径 – 2.11
セシウム:原子半径 – 2.25
それでは、周期表の第 17 族内の元素をいくつか見てみましょう:
- フッ素:原子半径 - 0.72
塩素:原子半径 - 0.99
臭素:原子半径 - 1.14
ヨウ素:原子半径 - 1.33
周期表のその他の動向
原子半径のトレンドは、周期表を上から下にたどる際に発生する原子半径の変化を反映しています。さまざまな元素の原子半径は、イオン半径と同じように、周期表を下に移動するにつれて増加する傾向があります。電気陰性度の傾向は、周期表に従って左から右に電気陰性度が増加し、上から下に移動するにつれて電気陰性度が減少する傾向を表しています。
電子親和力の傾向とは、周期表を左から右に移動するにつれて要素の電子親和力がどのように増加する傾向があり、表の上から下に移動するにつれて一般的にどのように減少するかを指します.イオン化エネルギーの傾向とは、原子から電子を移動させるのに必要なエネルギー量を、周期表を使用してどのように追跡できるかを指します。周期表を上から下にたどると、イオン化エネルギーは通常減少し、左から右に移動すると増加します。
