Promień jonowy - Polski Serwis Naukowy

Promień jonowy – promień Van der Waalsa jonu, czyli odległość najbardziej oddalonych elektronów od jądra atomu w przypadku jonów utworzonych z jednego atomu, lub też od geometrycznego centrum jonów złożonych z większej liczby atomów.

Promienie jonowe wyznacza się na podstawie rentgenostrukturalnych pomiarów kryształów zbudowanych z jonów. Przyjmuje się tu podobną zasadę, jak w przypadku wyznaczania promieni walencyjnych atomów, uśredniając długości wiązań jonowych, jakie tworzy dany jon z różnymi przeciwjonami.

Skala Allreda (skala Allreda-Rochowa) – skala elektroujemności pierwiastków chemicznych oparta na pojęciu "siły przyciągania" elektronów przez jądra atomów.

Promień walencyjny atomów, zwany też czasami promieniem kowalencyjnym – średnia odległość najdalej położonych od jądra atomu elektronów występująca w pojedynczych wiązaniach chemicznych tworzonych przez te atomy. Można też powiedzieć, że promień walencyjny jest równy połowie średniej długości pojedynczych wiązań chemicznych jakie zwykle tworzy dany atom.

Ustalone w ten sposób promienie jonowe dają możliwość łatwego szacowania długości wiązań jonowych tworzonych przez daną parę jonów, które są po prostu sumą promieni tworzących to wiązanie jonów. Wartość tych promieni dobrze się też sprawdza w przypadku cieczy jonowych i jonów występujących w fazie gazowej.

Ciecz jonowa - substancja ciekła składająca się wyłącznie z jonów. W sensie najbardziej ogólnym cieczami jonowymi są wszystkie stopione sole. Większość soli topi się jednak w wysokich temperaturach (np. chlorek sodu w 800°C). Współcześnie mówiąc o cieczach jonowych ma się zwykle na myśli sole, które topią się poniżej 100°C (373,15 K). Istnieją też sole, które topią się w temperaturach niższych niż pokojowe (poniżej 20°C) i nazywane są one "niskotemperaturowymi cieczami jonowymi" (room-temperature ionic liquids - RTIL).

Jon – atom lub grupa atomów połączonych wiązaniami chemicznymi, która ma niedomiar lub nadmiar elektronów w stosunku do protonów. Obojętne elektrycznie atomy i cząsteczki związków chemicznych posiadają równą liczbę elektronów i protonów, jony zaś są elektrycznie naładowane dodatnio lub ujemnie.

W przypadku jonów prostych, tj. utworzonych z pojedynczych atomów, ich promień jonowy jest zazwyczaj znacząco większy lub mniejszy od promieni Van der Waalsa wyjściowych atomów. W przypadku anionów, czyli jonów naładowanych ujemnie, ich promienie jonowe są większe od promieni Van der Waalsa tworzących ich atomów, zaś w przypadku kationów jest odwrotnie. Czym większy ładunek ujemny posiada dany anion, tym jego promień jest większy, a czym większy ładunek dodatni ma kation, tym jego promień jest mniejszy.

Jądro atomowe – centralna część atomu zbudowana z jednego lub więcej protonów i neutronów, zwanych nukleonami. Jądro stanowi niewielką część objętości całego atomu, jednak to w jądrze skupiona jest prawie cała masa. Przemiany jądrowe mogą prowadzić do powstawania ogromnych ilości energii. Niewłaściwe ich wykorzystanie może stanowić zagrożenie dla środowiska.

Kation − jon o ładunku dodatnim (+). Indywiduum chemiczne występujące zawsze w obecności jonu o ładunku przeciwnym (anionu). Kationy mogą być zarówno organiczne jak i nieorganiczne. Podczas elektrolizy stopionych soli jak i roztworów wodnych z rozpuszczoną substancją jonową, kationy podążają do elektrody ujemnej (o dodatnim potencjale) zwanej katodą.

Zjawisko to może być uzasadnione wzorem na "siłę przyciągania" elektronów przez jądra atomów. Siła ta została zdefiniowana przez Allreda i Rochowa wzorem: $F={e*Z \over r^{2}}$

gdzie:

r to odległość między elektronami walencyjnymi (tj. znajdującymi się na najbardziej zewnętrznej powłoce w atomie) a jądrem atomu, zwana też promieniem walencyjnym;

e*Z to efektywny ładunek elektronu, "odczuwany" przez jądro - wynikający z jego nominalnego ładunku e oraz całkowitego ładunku wszystkich elektronów w atomie, który ekranuje działanie jądra na elektrony walencyjne. (współczynnik Z).

Z jest silnie zależne od ogólnej liczby elektronów zlokalizowanych wokół danego atomu, zaś F jądra jest w zasadzie stałe. Stąd oderwanie jednego lub więcej elektronów z atomu (czyli utworzenie kationu) musi skutkować zmniejszeniem się promienia chmury elektronowej r, zaś przyłączenie jednego lub więcej elektronów wymusza zwiększenie tego promienia.

Anion – jon o ładunku ujemnym. Anion to każde indywiduum chemiczne, które posiada nadmiar elektronów w stosunku do protonów. Podczas elektrolizy anion podąża on do elektrody dodatniej, zwanej anodą. Przeciwieństwem anionu jest jon dodatni czyli kation.

Promień van der Waalsa - odległość najdalszych elektronów od jądra atomowego (w przypadku pojedynczego atomu) lub od geometrycznego środka cząsteczki. Wyobrażając sobie atom lub cząsteczkę jako kulę, której powierzchnię tworzą najdalej położone od centrum elektrony, promień van der Waalsa jest po prostu promieniem tej kuli. Chociaż takie uproszczenie jest z punktu widzenia mechaniki kwantowej całkowicie błędne i naiwne, to jednak sprawdza się ono w wielu praktycznych zastosowaniach.

Zobacz też

elektroujemność, jonizacja

skala Allreda

Przypisy

Allred, A. L.; Rochow, E. G.. A scale of electronegativity based on electrostatic force. „Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry”. 5 (4), s. 264-268, 1958. doi:10.1016/0022-1902(58)80003-2.