Jari-jari ion

Jari-jari ion atau radius ion, rion, adalah jari-jari suatu ion atom. Meskipun atom maupun ion tidak memiliki batas yang tegas, mereka sering kali dianggap sebagai bola keras dengan jari-jarinya adalah jumlah jari-jari kation dan anion yang memberi jarak antar ion dalam kisi kristal. Jari-jari ion biasanya dinyatakan dalam satuan pikometer (pm) maupun Ångström (Å), dengan 1 Å = 100 pm. Nilai yang umum berada pada kisaran 30 pm (0.3 Å) hingga lebih dari 200 pm (2 Å).

 Tren jari-jari ion 
X− NaX AgXF464492Cl564555Br598577Parameter sel satuan (dalam pm, sama dengan dua kali panjang ikatan M–X) untuk natrium dan perak halida. Semua senyawa mengkristal dengan struktur NaCl.
jmpl|300 px|Jari-jari atom dan ion relatif. Atom netral diberi warna abu-abu, kation berwarna merah, dan anion berwarna biru.
Ion dapat lebih besar maupun lebih kecil daripada atom netral, tergantung pada muatan listrik ion. Ketika atom kehilangan sebuah elektron untuk membentuk kation, elektron lainnya yang tertinggal lebih tertarik mendekat ke inti, dan jari-jari ion menjadi lebih kecil. Analog dengan hal tersebut, ketika elektron ditambahkan ke suatu atom untuk membentuk anion, elektron yang ditambahkan meningkatkan ukuran awan elektron melalui tolakan antar elektron (interelectronic repulsion).

Jari-jari ion bukanlah sifat yang pasti dan tetap untuk ion tertentu, tetapi bervariasi sesuai dengan bilangan koordinasi, keadaan spin, dan parameter-parameter lainnya. Namun demikian, nilai jari-jari ion cukup mudah teralihkan sehingga memungkinkan untuk mengenali tren periodiknya. Seperti jenis jari-jari atom lainnya, jari-jari ion meningkat sepanjang golongan tabel periodik dari atas ke bawah. Ukuran ion (untuk ion yang sama) juga meningkat seiring dengan kenaikan bilangan koordinasi, dan sebuah ion dalam kondisi spin tinggi akan lebih besar daripada ion yang sama dalam kondisi spin rendah. Secara umum, jari-jari ion menurun seiring dengan kenaikan muatan positif, dan meningkat seiring dengan kenaikan muatan negatif.

Suatu "anomali" jari-jari ion dalam kristal sering kali merupakan pertanda adanya karakter kovalen yang signifikan dalam ikatannya. Tidak ada ikatan yang sepenuhnya ionik, dan beberapa senyawa yang seharusnya "ionik", khususnya logam transisi, menunjukkan sebagian karakter kovalen. Hal ini diilustrasikan oleh parameter sel unit untuk natrium dan perak halida pada tabel. Jika merujuk pada fluorida, dapat dikatakan bahwa Ag+ lebih besar daripada Na+, tetapi jika merujuk pada klorida dan bromida, terjadi hal yang sebaliknya.Berdasarkan konvensi jari-jari ion, Ag+ (129 pm) tentu saja lebih besar daripada Na+ (116 pm) Hal ini dikarenakan karakter kovalen yang lebih besar pada AgCl dan AgBr mengurangi panjang ikatan dan tentu saja jari-jari ion Ag+, suatu efek yang tidak ada dalam halida dari natrium yang lebih elektropositif, maupun dalam perak fluorida yang mana ion fluorida relatif tak terpolarisasi.

 Penentuan jari-jari ion 
Jarak antara dua ion dalam kristal ionik dapat ditentukan dengan kristalografi sinar-X, yang memberi panjang sisi-sisi unit sel kristal. Misalnya, panjang setiap tepi sel unit natrium klorida terukur 564,02 pm. Setiap tepi sel unit natrium klorida dapat dianggap memiliki atom yang tertata sebagai Na+∙∙∙Cl−∙∙∙Na+, jadi panjang tepinya dua kali jarak Na-Cl. Oleh karena itu, jarak antara ion Na+ dan Cl− adalah setengah dari 564,02 pm, yaitu 282.01 pm. Namun, meski kristalografi sinar-X memberi gambaran jarak antar ion, ia tidak menunjukkan letak batasnya di antara ion-ion tersebut, sehingga tidak secara langsung memberikan jari-jari ion.

jmpl|Tampak depan sel unit kristal LiI, menggunakan data kristal Shannon (Li+ = 90 pm; I− = 206 pm). Ion iodida hampir menyentuh (tapi tidak cukup), menunjukkan bahwa asumsi Landé cukup baik.
Landé memperkirakan jari-jari ion dengan mempertimbangkan kristal di mana anion dan kation memiliki perbedaan ukuran yang besar, seperti LiI. Ion litium jauh lebih kecil daripada ion iodida sehingga litium cocok dengan lubang di dalam kisi kristal, yang memungkinkan ion iodida untuk menyentuhnya. Artinya, jarak antara dua iodida yang bertetangga pada kristal diasumsikan dua kali jari-jari ion iodida, yang disimpulkan adalah 214 pm. Nilai ini bisa digunakan untuk menentukan jari-jari lainnya. Misalnya, jarak antat ion pada RbI adalah 356 pm, didapat radius ion Rb+ adalah 142 pm. Dengan cara ini ditentukan nilai jari-jari 8 ion.

Wasastjerna memperkirakan jari-jari ion dengan mempertimbangkan volume relatif ion yang ditentukan dari polarisabilitas listrik sebagaimana ditentukan oleh pengukuran indeks refraksi. Hasil ini diperluas oleh Victor Goldschmidt. Ini adalah seperangkat buku 8 volume karya Goldschmidt. Baik Wasastjerna maupun Goldschmidt menggunakan nilai 132 pm untuk ion O2−.

Pauling menggunakan muatan inti efektif untuk menentukan jarak antara ion ke jari-jari anion dan jari-jari kation. Datanya menghasilkan nilai jari-jari ion O2− sebesar 140 pm.

Sebuah tinjauan utama data kristalografi menyebabkan Shanon mempublikasikan revisi jari-jari ion. Shannon memberikan jari-jari yang berbeda untuk bilangan koordinasi yang berbeda, dan untuk ion dalam keadaan putaran tinggi dan rendah. Agar konsisten dengan jari-jari Pauling, Shannon menggunakan nilai rion(O2−) = 140 pm; data yang menggunakan nilai tersebut disebut sebagai jari-jari ion "efektif". Namun, Shannon juga memasukkan data berdasarkan rion(O2−) = 126 pm; data yang menggunakan nilai tersebut disebut sebagai jari-jari ion "kristal". Shannon menyatakan bahwa "rasanya jari-jari kristal lebih sesuai dengan ukuran fisik ion dalam padatan". Dua kumpulan data tercantum dalam dua tabel di bawah ini.

+Jari-jari ion Kristal unsur dalam pm dalam fungsi muatan ion dan spin(ls = putaran rendah (low spin), hs = putaran tinggi (high spin)). Ion memiliki koordinasi 6 kecuali ditunjukkan berbeda dalam tanda kurung (misalnya 146 (4) untuk koordinasi 4 N3−).NomorNamaSimbol3–2–1–1+2+3+4+5+6+7+8+1HidrogenH   −4 (2)      3LitiumLi   90      4BeriliumBe595BoronB416KarbonC307NitrogenN132 (4)30278OksigenO1269FluorF1192211NatriumNa   116      12MagnesiumMg    86     13AluminumAl67.514SilikonSi5415FosforusP58 52 16BelerangS1705143 17KlorinCl16726 (3py)41 19KaliumK152 20KalsiumCa114 21SkandiumSc88.5 22TitaniumTi1008174.5 23VanadiumV93787268 24Kromium lsCr8775.5696358 24Kromium hsCr94 25Mangan lsMn81726747 (4)39.5 (4)60 25Mangan hsMn9778.5 26Besi lsFe756972.539 (4) 26Besi hsFe9278.5 27Kobalt lsCo7968.5 27Kobalt hsCo88.57567 28Nikel hsNi837062 ls 28Nikel lsNi74 29TembagaCu918768 ls 30SengZn88 31GaliumGa76 32GermaniumGe8767 33ArsenAs726034SeleniumSe1846456 35BrominBr18273 (4sq)45 (3py)53 37RubidiumRb166 38StronsiumSr132 39YttriumY104 40ZirkoniumZr86 41NiobiumNb868278 42MolibdenumMo83797573 43TeknesiumTc78.57470 44RuteniumRu827670.552 (4)50 (4)45Rodium Rh80.57469 46 Paladium Pd73 (2)1009075.5 47 Perak Ag12910889 48 Kadmium Cd109 49 Indium In94 50 Timah Sn83 51 Antimon Sb9074 52 Telurium Te20711170 53 Iodium I20610967 54 Xenon Xe62 55 Caesium Cs181 56 Barium Ba149 57 Lantanum La117.2 58 Cerium Ce115101 59 Praseodimium Pr11399 60 Neodimium Nd143 (8)112.3 61 Prometium Pm111 62 Samarium Sm136 (7)109.8 63 Europium Eu131108.7 64 Gadolinium Gd107.8 65 Terbium Tb106.390 66 Disprosium Dy121105.2 67 Holmium Ho104.1 68 Erbium Er103 69 Tulium Tm117102 70 Ytterbium Yb116100.8 71 Lutesium Lu100.1 72 Hafnium Hf85 73 Tantalum Ta868278 74 Wolfram W807674 75 Renium Re77726967 76 OsmiumOs7771.568.566.553 (4) 77 Iridium Ir8276.571 78 Platina Pt9476.571 79 Emas Au1519971 80 Raksa Hg133116 81 Talium Tl164102.5 82 Timbal Pb13391.5 83 Bismut Bi11790 84 Polonium Po10881 85 Astatin At76 87 Fransium Fr194 88 Radium Ra162 (8) 89Aktinium Ac126 90 Torium Th108 91 Protaktinium Pa11610492 92 Uranium U116.51039087 93 Neptunium Np124115101898685 94 Plutonium Pu1141008885 95 Amerisium Am140 (8)111.599 96 Curium Cm11199 97 Berkelium Bk11097 98 Californium Cf10996.1 99 Einsteinium 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; .

+Jari-jari ion Efektif unsur dalam pm dalam fungsi muatan ion dan spin(ls = putaran rendah (low spin), hs = putaran tinggi (high spin)). Ion memiliki koordinasi 6 kecuali ditunjukkan berbeda dalam tanda kurung (misalnya 146 (4) untuk koordinasi 4 N3−).NomorNamaSimbol3–2–1–1+2+3+4+5+6+7+8+1HidrogenH   10 (2)      3LitiumLi764BeriliumBe455BoronB276KarbonC167NitrogenN146 (4)16138OksigenO1409FluorF133811NatriumNa10212MagnesiumMg7213AluminumAl53.514SilikonSi4015FosforusP44 38 16BelerangS1843729 17KlorCl18112 (3py)27 19KaliumK138 20KalsiumCa100 21SkandiumSc74.5 22TitaniumTi866760.5 23VanadiumV79645854 24Kromium lsCr7361.5554944 24Kromium hsCr80 25Mangan lsMn67585333 (4)25.5 (4)46 25Mangan hsMn8364.5 26Besi lsFe615558.525 (4) 26Besi hsFe7864.5 27Kobalt lsCo6554.5 27Kobalt hsCo74.56153 hs 28Nikel lsNi695648 ls 28Nikel hsNi60 29TembagaCu777354 ls 30SengZn74 31GaliumGa62 32GermaniumGe7353 33ArsenAs584634SeleniumSe1985042 35BrominBr19659 (4sq)31 (3py)39 37RubidiumRb152 38StronsiumSr118 39YttriumY90 40ZirkoniumZr72 41NiobiumNb726864 42MolibdenumMo69656159 43TeknesiumTc64.56056 44RuteniumRu686256.538 (4)36 (4)45Rodium Rh66.56055 46Paladium Pd59 (2)867661.5 47Perak Ag1159475 48Kadmium Cd95 49 Indium In80 50Timah Sn69 51Antimon Sb7660 52Telurium Te2219756 53Iodium I2209553 54 Xenon Xe48 55 Caesium Cs167 56 Barium Ba135 57Lantanum La103.2 58Serium Ce10187 59Praseodimium Pr9985 60Neodimium Nd129 (8)98.3 61Prometium Pm97 62 Samarium Sm122 (7)95.8 63 Europium Eu11794.7 64 Gadolinium Gd93.5 65 Terbium Tb92.376 66Disprosium Dy10791.2 67 Holmium Ho90.1 68 Erbium Er89 69Tulium Tm10388 70 Ytterbium Yb10286.8 71Lutesium Lu86.1 72 Hafnium Hf71 73 Tantalum Ta726864 74Wolfram W666260 75Renium Re63585553 76 OsmiumOs6357.554.552.539 (4) 77 Iridium Ir6862.557 78Platina Pt8062.557 79Emas Au1378557 80Raksa Hg119102 81Talium Tl15088.5 82Timbal Pb11977.5 83Bismut Bi10376  84 Polonium Po9467 85Astatin At62 87Fransium Fr180 88 Radium Ra148 (8) 89Aktinium Ac112 90Torium Th94 91Protaktinium Pa1049078 92 Uranium U102.5897673 93 Neptunium Np11010187757271 94 Plutonium Pu100867471 95 Americium Am126 (8)97.585 96 Curium Cm9785 97 Berkelium Bk9683 98 Californium Cf9582.1 99 Einsteinium Es83.5

 Model bola lunak 
+Jari-jari beberapa ion (dalam pm) model bola lunakKation, MRMAnion, XRX Li+ 109,4 Cl− 218,1 Na+ 149,7 Br− 237,2
Untuk beberapa senyawa, model ion sebagai bola keras tidak menggambarkan jarak antara ion, , dengan akurasi yang bisa diukur seperti di dalam kristal. Satu pendekatan untuk meningkatkan akurasi hitung adalah model ion sebagai "bola lunak" yang tumpangsuh di dalam kristal. Oleh karena ion mengalami tumpangsuh, jarak mereka di dalam kristal akan kurang dari penjumlahan jari-jari bola lunaknya.
Hubungan antara jari-jari ion bola lunak,  dan , serta , dinyatakan sebagai,dengan  adalah eksponen yang bervariasi sesuai jenis struktur kristal. Dalam model bola keras,  adalah 1, menghasilkan . Dalam model bola lunak,  memiliki nilai antara 1 dan 2. Sebagai contoh, untuk kristal dari halida logam alkali dengan struktur natrium klorida, nilai 1,6667 adalah yang cocok dengan eksperimen. Beberapa jari-jari ion bola lunak dapat dilihat pada tabel. Jari-jari ini lebih besar daripada jari-jari kristal yang diberikan di atas (Li+, 90 pm; Cl−, 167 pm).

Jarak antar ion terhitung dengan jari-jari ini memberikan nilai yang sangat mendekati nilai eksperimen. Beberapa data diberikan dalam tabel. Anehnya, tidak ada dasar teori untuk persamaan yang mengandung .
+Perbandingan antara jarak ion teramati dan terhitung (dalam pm) MXTeramatiModel bola lunak LiCl 257.0 257.2 LiBr 275.1 274.4 NaCl 282.0 281.9 NaBr 298.7 298.2

 Ion non-sferis 
Konsep jari-jari ion berdasarkan pada asumsi bentuk ion sferis. Namun, dari suatu sudut pandang teori kelompok, asumsi tersebut hanya sesuai untuk ion yang terletak pada kisi kristal dengan simetri tinggi seperti Na dan Cl dalam halit atau Zn dan Sn dalam sfalerit. Dapat dilakukan pembedaan yang jelas, ketika memperhatikan kelompok simetri kisi yang bersangkutan, yaitu kelompok kubik Oh dan Td dalam NaCl dan ZnS. Untuk ion dengan simetri yang lebih rendah, terjadi deviasi pada kerapatan elektron dari bentuk sferis. Ini terutama untuk ion pada lokasi kisi simetri kutub, yaitu kelompok titik kristalografi C1, C1h, Cn or Cnv, n = 2, 3, 4 atau 6. Analisis menyeluruh tentang geometri ikatan baru-baru ini dilakukan untuk senyawa tipe pirit, di mana ion kalkogen monovalen berada pada kisi C3. Ditemukan bahwa ion kalkogen harus dimodelkan dengan distribusi muatan elipsoidal dengan jari-jari yang berbeda di sepanjang sumbu simetri dan tegak lurus terhadapnya.

 Lihat juga 
 Jari-jari atom unsur kimia
 Jari-jari kovalen
 Potensial ionik
 Rasio jari-jari ion
 Elektrida
 Aturan Pauling
 Jari-jari Stokes

 Referensi 

Kategori:Sifat-sifat unsur kimia
Kategori:Jari-jari atom