Ionski polmer, rion, je merilo velikosti atomovega iona v kristalni mreži. Meri se v pikometrih (pm, 10−12 m) ali Ångströmih (Å, 10−10 m), se pravi da je 1 Å = 100 pm. Značilne vrednosti ionskih polmerov so od 30 pm (0,3 Å) do preko 200 pm (2 Å).

Koncept ionskega polmera sta neodvisno razvila Victor Goldschmidt in Linus Pauling leta 1920 iz podatkov, ki sta jih dobila s takrat novo tehniko rentgensko kristalografijo. Pulingov pristop se je izkazal kot bolj inventiven. Rentgenska kristalografija lahko postreže s podatki o dolžini stranice osnovne celice kristala, mnogo teže ali celo nemogoče pa je tudi s sodobnimi tehnikami ugotoviti mejo med dvema ionoma. Zelo enostavno se da na primer ugotoviti, da stranica osnovne celice kristala natrijevega klorida meri 564,02 pm in da je ta dolžina enaka dvema razdaljama med središčema natrijevega in kloridnega iona:

2·[rion(Na+) + rion(Cl−)] = 564,02 pm

Iz enačbe seveda ni razvidno, kolikšen del razdalje pripada natrijevemu in kolikšen del kloridnemu ionu. S primerjanjem več različnih spojin in z nekaj kemijske intuicije se je Pauling odločil, da bo kisikovemu ionu O2- pripisal polmer 140 pm, potem pa je lahko z odštevanjem izračunal polmere drugih ionov.Pauling, L. (1960). The Nature of the Chemical Bond (3rd Edn.). Ithaca, NY: Cornell University Press.

Temeljit pregled kristalografskih podatkov je leta 1976 Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides Shannon R.D. Acta Cryst. A32 751-767 (1976) privedel do objave revidiranih ionskih polmerov, ki so zamenjali prvotne Paulingove vrednosti. Nekateri viri so za referenco obdržali Paulingovo rion(O2-) = 140 pm, drugi viri pa so za referenco izbrali vrednost 126 pm. Slednje vrednosti naj bi bile bolj natančni približki "resničnim" relativnim velikostim anionov in kationov v ionskih kristalih.

Ionski polmer ni fiksna lastnost danega iona in je odvisen od koordinacijskega števila, spinskega stanja in drugih parametrov. Vrednosti ionskih polmerov so kljub temu dovolj prenosljivi, da omogočajo prepoznavanje periodičnih trendov. Ionski polmeri se obnašajo podobno kot drugi polmeri in po skupini periodnega sistema navzdol naraščajo. Velikost istega iona narašča tudi z naraščanjem koordinacijskega števila. Ion v visokem spinskem stanju ima večji ionski polmer kot ion v nizkem spinskem stanju. Anioni so skoraj vedno večji od kationov. Redke izjeme so fluoridi nekaterih alkalijskih kovin. Na splošno velja, da se ionski polmeri z naraščanjem pozitivnega naboja manjšajo, z naraščanjem negativnega naboja pa večajo.

X NaX AgX <center>F <center>464 <center> 492 <center>Cl <center> 564 <center> 555 <center>Br <center> 598 <center> 577Parametri osnovnih celic natrijevih in srebrovih halogenidov. Dolžine (v pm) so enake dvema dolžinama vezi M-X. Vse spojine imajo kristalno strukturo natrijevega klorida.

Netipični ionski polmeri v kristalih so pogosto znak za kovalentne lastnosti vezi, saj nobena vez ni popolnoma ionska. Nekatere spojine, predvsem spojine prehodnih kovin, ki naj bi bile ionske, so po svojih lastnostih povsem kovalentne. To je na primer razvidno iz parametrov osnovne celice natrijevih in srebrovih halogenidov. Iz primerjave fluoridov bi zaključili, da je Ag+ večji od Na+, iz primerjav kloridov in bromidov pa bi zaključili ravno obratno.Na podlagi konvencionalnih ionskih polmerov je Ag+ (129 pm) v resnici večji od Na+ (116 pm) Anomalija je posledica bolj kovalentnih lastnosti vezi v AgCl in AgBr, ki skrajšajo dolžino vezi in s tem tudi navidezni ionski polmer Ag+. Tega vpliva ni niti v halogenidih bolj elektropozitivnega natrija niti v srebrovem fluoridu, v katerem je fluoridni ion relativno nepolarizabilen.

Ionski polmeri V naslednji preglednici so poleg vrstnih števil, imen in simbolov elementov navedeni njihovi ionski polmeri v različnih oksidacijskih stanjih. Če ni posebej označeno, imajo ioni koordinacijo 6, druge koordinacije pa so označene na primer s 1464 za N−3 s koordinacijo 4. Oznaki ls in hs pomenita nizki oziroma visoki spin.

−3−2−1+1+2+3+4+5+6+7+83LitijLi764BerilijBe455BorB276OgljikC 167DušikN146'4||||||||||16||||13|||||| |- |8 |Kisik |O |||140|||||||||||||||||| |- |9 |Fluor |F |||||133|||||||||||||||8|| |- |11 |Natrij |Na ||||||||102||||||||||||||| |- |12 |Magnezij |Mg ||||||||||72||||||||||||| |- |13 |Aluminij |Al ||||||||||||53.5||||||||||| |- |14 |Silicij |Si ||||||||||||||40||||||||| |- |15 |Fosfor |P ||||||||||||44 ||||38||||||| |- | 16 |Žveplo |S |||184|||||||||||37||||29||||| |- | 17 |Klor |Cl |||||181|||||||||||12|||||27|| |- | 19 |Kalij |K |||||||138||||||||||||||| |- | 20 |Kalcij |Ca |||||||||100||||||||||||| |- | 21 |Skandij |Sc |||||||||||74,5||||||||||| |- | 22 |Titan |Ti |||||||||86||67||60,5||||||||| |- | 23 |Vanadij |V |||||||||79||64||58||54||||||| |- | 24 |Krom |Cr |||||||||73ls 80hs||61,5||55||49||44||||| |- | 25 |Mangan |Mn |||||||||67||58ls 64,5hs||53||334||25,54||46|| |- | 26 |Železo |Fe |||||||||61ls 78hs||55ls 64,5hs||58,5||||254|||| |- | 27 |Kobalt |Co |||||||||65ls 74,5hs||54,5ls 61hs||53|||||||| |- | 28 |Nikelj |Ni |||||||||69||56ls 60hs||48ls|||||||| |- | 29 |Baker |Cu |||||||77||73||54ls'' 30CinkZn74 31GalijGa62 32GermanijGe7353 33ArzenAs584634SelenSe1985042 35 BromBr196594sq31439 37RubidijRb152 38StroncijSr118 39ItrijY90 40CirkonijZr72 41NiobijNb726864 42MolibdenMo69656159 43TehnecijTc64,56056 44RutenijRu686256,538436445Rodij Rh66,56055 46 Paladij Pd592867661,5 47 Srebro Ag1159475 48 Kadmij Cd95 49 Indij In80 50 Kositer Sn 112 51 Antimon Sb 7660 52 Telur Te 2219756 53 Jod I2209553 54 Ksenon Xe 48 55 Cezij Cs 167 56 Barij Ba135 57 Lantan La 103.2 58 Cerij Ce 10287 59 Prazeodim Pr9985 60 Neodim Nd129898.3 61 Prometij Pm 97 62 Samarij Sm 122495,8 63 Evropij Eu 11794,7 64 Gadolinij Gd93,8 65 Terbij Tb 92,376 66 Disprozij Dy 10791,2 67 Holmij Ho90,1 68 Erbij Er 89 69 Tulij Tm10388 70 Iterbij Yb 10286,8 71 Lutecij Lu 86,1 72 Hafnij Hf 71 73 Tantal Ta 726864 74 Volfram W666260 75 Renij Re 63585553 76 Osmij Os 6357,554,552,5394 77 Iridij Ir6862,557 78 Platina Pt 8662,557 79 Zlato Au 1378557 80 Živo srebro Hg 119102 81 Talij Tl 15088,5 82 Svinec Pb 119 77,5 83 Bizmut Bi 10376 84 Polonij Po9467 85 Astat At62 87 Francij Fr 180 88 Radij Ra1488 89Aktinij Ac112 90 Torij Th 94 91 Protaktinij Pa1049078 92 Uran (element) U 102,5897873 93 Neptunij Np 11010187757271 94 Plutonij Pu 100867471 95 Americij Am 126897,585 96 Kirij Cm 9785 97 Berkelij Bk 9683 98 Kalifornij Cf 9582,1

Zaključek thumb|200px|Kristalna struktura sfalerita. Pojem ionskega polmera temelji na predpostavki, da ima ion obliko kroglice. S stališča teorije grup je ta predpostavka upravičena samo za ione, ki so umeščeni v kristalni mreži z visoko simetrijo, na primer za Na in Cl v halitu (NaCl, kamena sol) in Zn in S v sfaleritu ((Zn,Fe)S). Pri ionih na mestih z manjšo simetrijo lahko pride do velikih odstopanj od oblike kroglice. To še posebno velja za ione na mrežnih položajih polarne simetrije v kristalografskih točkovnih skupinah C1, C1h, Cn ali Cnv, pri čemer je n = 2, 3, 4 ali 6. Nedavna temeljita analiza geometrije vezi disulfidov piritnega tipa, v katerih je monovalentno žveplo vezano na mrežnih položajih C, je pokazala, da je treba žveplove ione modelirati kot elipsoide z različnimi polmeri v smeri osi simetrije in v smeri pravokotni nanjo. Analiza je v tem primeru pokazala tudi to, da so ionski volumni in ne ionski polmeri tisti, ki v različnih kristalnih strukturah ostanejo konstantni.

Glej tudi Atomski polmer Kovalentni polmer van der Waalsov polmer

Sklici

Kategorija:Lastnosti kemičnih elementov