نصف القطر الأيوني

نصف القطر الأيوني هو نصف قطر أيون لذرة ما. على الرغم من صعوبة تحديد شكل نهائي للذرات أو للأيونات، إلا أنه يمكن اعتبارها على شكل كرات ذات أنصاف أقطار، بحيث أنه في مركب أيوني يكون مجموع نصفي قطر الكاتيون (الحامل للشحنة الموجية) والأنيون (الحامل للشحنة السالبة) يعطي في النهاية المسافة بين الأيونات في الشبكة البلورية.

تقاس أنصاف الأقطار الأيونية بوحدات من أبعاد البيكومتر (pm) أو الأنغستروم (Å). عادةً ما تتراوح أنصاف الأقطار الأيونية بين 30 إلى 200 بيكومتر (0.3 إلى 2 أنغستروم).

 صفات عامة 
X− NaX AgX F 464 492 Cl 564 555 Br 598 577

تصغير|يسار|300 px|أبعاد نسبية للذرات والأيونات. الذرة المعتدلة باللون الرمادي، الكاتيونات باللون الأحمر، والأنيونات باللون الأزرق.

يمكن أن تكون الأيونات أكبر أو أصغر من الذرات المعتدلة، وذلك حسب شحنة الأيون. عندما تفقد الذرة إلكترون ما من مدارها الخارجي لتشكّل كاتيون، فإن الإلكترون المفقود لم يعد يساهم في وقاية الإلكترونات الأخرى من تأثير شحنة النواة، وبالتالي، فإن الإلكترونات الأخرى تنجذب بقوة أكبر إلى النواة، مما يجعل نصف قطر النواة أصغر. بالمقابل، فإنه عند إضافة إلكترون إلى النواة وتشكيل أنيون فإن الإلكترون المضاف يقلل من تأثير الحجب المذكور، مما يؤدي إلى زيادة نصف قطر النواة.

إن نصف القطر الأيوني عبارة عن خاضيّة متغيّرة وليست ثابتة، أي أنها تتغيّر بتغيّر العدد التساندي وحالة اللف المغزلي بالنسبة للإلكترونات d، بالإضافة إلى عوامل أخرى. ولكن على الرغم من ذلك، فإن قيم نصف القطر الأيوني تحدد غالباً بالمقارنة بين المركبات المختلفة لإظهار التفاوت.

 تحديد نصف القطر الأيوني 
تحدد المسافة بين أيونين في الشبكة البلورية باستخدام علم دراسة البلورات بالأشعة السينية، والذي يعطي أبعاد وحدة الخلية في البلورة. على سبيل المثال، فإن أبعاد وحدة الخلية في بلورة كلوريد الصوديوم يبلغ 564.02 بيكومتر. إن كل طرف من وحدة الخلية يمكن اعتباره حسب الترتيب Na+∙∙∙Cl−∙∙∙Na+، أي أن البعد هو ضعف المسافة بين Na-Cl، أي 282.01 بيكومتر.

خلال سنوات عدة كانت هناك تقديرات وحسابات مختلفة لأنصاف الأقطار الأيونية. قام ألفرد لانده Alfred Landé بإجراء تقديرات لأنصاف الأقطار الأيونية وذلك للمركبات الأيونية التي فيها تفاوت كبير في الحجم مثل يوديد الليثيوم LiI. إن أيونات الليثيوم صغيرة مقارنة مع أيونات اليود، بحيث أن الليثيوم يسع في الثقوب ضمن الشيكة البلورية التي تشكلها أيونات اليود، مما يسمح نظرياً بتماس أيونات اليود مع بعضها، وبالتالي، فإن المسافة بين أيوني يود متجاورين هو قطر أيون اليود، أي أن نصف المسافة هو نصف القطر. على هذا الأساس ثبت لانده نصف قطر اليود على أساس 214 بيكومتر، وأصبح بالإمكان معرفة نصف قطر الكاتيونات الأخرى في مركبات اليوديد.

قام العالم واساستجيرنا Wasastjerna بتقدير أنصاف القطر الأيونية عن طريق الحجم النسبي للأيونات المستحصل عن طريق الاستقطاب الكهربائي، والذي يحدد عن طريق قرينة الانكسار للبلورات. هذه النتائج جرى توسيعها من قبل فكتور غولدشميت Victor Goldschmidt والذي أعطى أنيون الأكسيد 2−O قيمة نصف قطر مقدارها 132 بيكومتر.. This is an 8 volume set of books by Goldschmidt.

استخدم باولنغ قيم الشحنة النووية الفعالة لوضع تناسب بين مسافات الأيونات وذلك إلى أنصاف قطر أنيونية وكاتيونية.لينوس باولنغ (1960). The Nature of the Chemical Bond (3rd Edn.). Ithaca, NY: Cornell University Press. وأعطت بياناته قيمة مقدارها 140 بيكومتر كنص قطر لأيون 2−O.

جرت هناك عملية مراجعة لقيم أنصاف الأقطار الأيونية من قبل شانون Shannon، والذي أعطى قيم لأنصاف الأقطار حسب العدد التساندي.

+أنصاف الأقطار الأيونية في البلورات للعناصر المختلفة مقدرة بالبيكومتر وذلك حسب الشحنة الأيونية واللف المغزلي.إن الأيونات المذكورة هي سداسية التساند ما لم يرد خلاف ذلك ضمن الأقواس.العدد الذريالاسمالرمز3–2–1–1+2+3+4+5+6+7+8+3ليثيومLi   90      4بيريليومBe595بورونB416كربونC307نيتروجينN132 (4)30278أكسجينO1269فلورF1192211صوديومNa   116      12مغنسيومMg    86     13ألومنيومAl67.514سيليكونSi5415فوسفورP58 52 16كبريتS1705143 17كلورCl16726 (3py)41 19بوتاسيومK152 20كالسيومCa114 21سكانديومSc88.5 22تيتانيومTi1008174.5 23فاناديومV93787268 24كروم لف مغزلي منخفضCr8775.5696358 24كروم لف مغزلي مرتفعCr94 25منغنيز لف مغزلي منخفضMn81726747 (4)39.5 (4)60 25منغنيز لف مغزلي مرتفعMn9778.5 26حديد لف مغزلي منخفضFe756972.539 (4) 26 حديد لف مغزلي مرتفعFe9278.5 27كوبالت لف مغزلي منخفضCo7968.5 27كوبالت لف مغزلي مرتفعCo88.57567 28نيكل لف مغزلي منخفضNi837062 ls 28نيكل لف مغزلي مرتفعNi74 29نحاسCu918768 ls  30زنكZn88 31غاليومGa76 32جرمانيومGe8767 33زرنيخAs726034سيلينيومSe1846456 35 برومBr18273 (4sq)45 (3py)53 37روبيديومRb166 38سترونتيومSr132 39إتريومY104 40زركونيومZr86 41نيوبيومNb868278 42موليبدنومMo83797573 43تكنيشيومTc78.57470 44روثينيومRu827670.552 (4)50 (4)45روديوم Rh80.57469 46 بالاديوم Pd73 (2)1009075.5 47 فضة Ag12910889 48 كادميوم Cd109 49 إنديوم In94 50 قصدير Sn 83 51 أنتيموان Sb 9074 52 تيلوريوم Te 20711170 53 يود I20610967 54 زينون Xe 62 55 سيزيوم Cs 181 56 باريوم Ba149 57 لانثانوم La 117.2 58 سيريوم Ce 115101 59 براسيوديميوم Pr11399 60 نيوديميوم  Nd143 (8)112.3 61 بروميثيوم Pm 111 62 ساماريوم Sm 136 (7)109.8 63 يوروبيوم Eu 131108.7 64 غادولينيوم Gd107.8 65 تيربيوم Tb 106.390 66 ديسبروسيوم Dy 121105.2 67 هولميوم Ho104.1 68 إربيوم Er 103 69 ثوليوم Tm117102 70 إتربيوم Yb116100.8 71 لوتيشيوم  Lu 100.1 72 هافنيوم Hf 85 73 تانتالوم Ta 868278 74 تنغستن W807674 75 رينيوم  Re77726967 76 أوزميوم Os7771.568.566.553 (4) 77 إريديوم Ir8276.571 78 بلاتين  Pt9476.571 79 ذهب Au1519971 80 زئبق  Hg133116 81 ثاليوم Tl 164102.5 82 رصاص Pb13391.5 83 بزموت Bi 11790 84 بولونيوم Po10881 85 أستاتين At76 87 فرانسيوم  Fr 194 88 راديوم Ra162 (8) 89أكتينيوم Ac126 90 ثوريوم Th 108 91 بروتكتينيوم Pa11610492 92 يورانيوم U 116.51039087 93 نبتونيوم Np 124115101898685 94 بلوتونيوم  Pu 1141008885 95 أمريسيوم  Am 140 (8)111.599 96 كوريوم Cm 11199 97 بيركليوم  Bk 11097 98 كاليفورنيوم Cf 10996.1 99 أينشتاينيوم Es92.8R. G. Haire, R. D. Baybarz: "Identification and Analysis of Einsteinium Sesquioxide by Electron Diffraction", in: Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 1973, 35 (2), S. 489–496; .

 طالع أيضاً 
 انكماش لانثانيدي

 المراجع 

تصنيف:خصائص العناصر الكيميائية
تصنيف:علم البلورات