Ionstraal

Een ionenstraal is de straal van een kation of anion gedefinieerd door de afstand tussen ionen in een ionische verbinding. Kationen zijn kleiner dan het ouderatoom, terwijl anionen groter zijn. Net als bij atoomstralen, worden ionenstralen bepaald door het aantal elektronen, de orbitalen die de valentie-elektronen bevatten en de nucleaire lading.Overweeg lithium, dat een elektronenconfiguratie heeft van een heliumkern en een buitenste 2s-elektron. Het 2s-elektron wordt afgeschermd van de nucleaire lading door twee 1s-elektronen en draagt bij aan de atoomstraal van 152 picometer. Het verlies van het buitenste 2s-elektron genereert een lithiumkation, dat minder elektronen heeft maar hetzelfde aantal protonen als het ouderatoom.De twee 1s-elektronen worden dichter bij de kern gehouden omdat ze een grotere effectieve nucleaire lading ervaren dan het 2s-elektron. De ionenstraal van het lithiumkation is dus 60 picometer, wat veel kleiner is dan het ouderatoom. Deze trend wordt over het algemeen waargenomen bij alle metaalkationen en hun ouderatomen.Anionen zijn daarentegen groter dan hun ouderatomen. Wanneer een fluoratoom een elektron accepteert, is er een extra buitenste elektron, maar het aantal protonen, en dus de nucleaire lading, blijft hetzelfde. Door de verhoogde elektronen-elektronenafstoting verspreiden de elektronen zich meer in de ruimte.Het fluoride-anion heeft dus een straal van 136 picometer, wat veel groter is dan het ouderatoom. Over het algemeen neemt de ionenstraal voor s-en p-blokelementen toe naar beneden in de kolom, naarmate het aantal hoofdenergieniveaus, en dus het aantal orbitalen, toeneemt. Hoe zit het met een groep atomen en ionen die hetzelfde aantal elektronen hebben?Ze worden een iso-elektronische reeks genoemd en kunnen worden gerangschikt door het oplopende atoomnummer. Elk lid van de afgebeelde iso-elektronische reeks heeft 18 elektronen. Ze verschillen echter in het aantal protonen.Het sulfide-ion heeft 16 protonen die 18 elektronen aantrekken, terwijl het calciumion 20 protonen heeft die hetzelfde aantal elektronen aantrekken. Met meer protonen kan calcium dus elektronen veel dichter naar de kern trekken dan sulfide, waardoor het calciumion kleiner is dan het sulfide-ion. Hoe groter de nucleaire lading, hoe kleiner de straal, hoewel het toevoegen van een elektronenschil deze trend verstoort.Desalniettemin is sulfide het grootste en calcium het kleinste ion in deze reeks.