आयनिक त्रिज्या

आयनिक त्रिज्या, rion, एक आयनिक क्रिस्टल संरचना में एक-परमाणुक आयन की त्रिज्या है। यद्यपि न तो परमाणुओं और न ही आयनों की स्पष्ट सीमाएं होती हैं, उन्हें ऐसा माना जाता है जैसे कि वे त्रिज्या के साथ कठिन क्षेत्र थे, जैसे कि धनायन और ऋणायनों के आयनिक त्रिज्या का योग एक क्रिस्टल जाली में आयनों के बीच की दूरी देता है। आयनिक त्रिज्या सामान्य रूप से 1 Å = 100 pm के साथ पिकोमीटर (pm) या एंग्स्ट्रॉम (Å) की इकाइयों में दी जाती है। विशिष्ट मान 31 pm(0.3 Å) से लेकर 200 pm (2 Å) तक होते हैं।

विलायक शैल को ध्यान में रखते हुए अवधारणा को तरल विलयनों में विलयकित आयनों तक बढ़ाया जा सकता है।

प्रचलन
आयन के विद्युत आवेश के आधार पर, आयन उदासीन परमाणु से बड़ा या छोटा हो सकता है। जब एक परमाणु धनायन बनाने के लिए एक इलेक्ट्रॉन नष्ट करता है, तो अन्य इलेक्ट्रॉन नाभिक की ओर अधिक आकर्षित होते हैं, और आयन की त्रिज्या कम हो जाती है। इसी तरह, जब एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन जोड़ा जाता है, तो एक ऋणायन बनता है, युग्म इलेक्ट्रॉन अंतर-इलेक्ट्रॉनिक प्रतिकर्षण द्वारा इलेक्ट्रॉन अभ्र के आकार को बढ़ाता है।

आयनिक त्रिज्या किसी दिए गए आयन की एक निश्चित गुण नहीं है, लेकिन समन्वय संख्या, प्रचक्रण अवस्थाओ (d इलेक्ट्रॉनों) और अन्य मापदंडों के साथ भिन्न होती है। फिर भी, आवधिक (आवर्त सारणी) को पहचानने की स्वीकृति देने के लिए आयनिक त्रिज्या मान पर्याप्त रूप से स्थानान्तरणीय (रसायन विज्ञान) हैं। अन्य प्रकार की परमाणु त्रिज्याओं की तरह, आयनिक त्रिज्या एक समूह के नीचे जाने पर बढ़ती है। आयनिक आकार (उसी आयन के लिए) बढ़ती समन्वय संख्या के साथ भी बढ़ता है, और प्रचक्रण अवस्थाओ (d इलेक्ट्रॉनों) में एक आयन उच्च-प्रचक्रण अवस्था कम-प्रचक्रण अवस्था में समान आयन से बड़ा होगा। सामान्य रूप से, आयनिक त्रिज्या बढ़ते धनात्मक आवेश के साथ घट जाती है और बढ़ते ऋणात्मकआवेश के साथ बढ़ जाती है।

एक क्रिस्टल में एक विषम आयनिक त्रिज्या प्रायः बंधन में महत्वपूर्ण सहसंयोजक बंधन स्वरूप का संकेत होता है। कोई बंधन पूरी तरह से आयनिक नहीं है, और कुछ माना जाता है कि आयनिक यौगिक, विशेष रूप से संक्रमण धातुओं के, विशेष रूप से स्वरूप में सहसंयोजक हैं। यह सारणी में सोडियम और चांदी हलाइड के लिए इकाई सेल पैरामीटर द्वारा सचित्र है। फ्लोराइड्स के आधार पर कोई कह सकता है कि Ag+, Na+ से बड़ा है, लेकिन क्लोराइड्स और ब्रोमाइड्स के आधार पर विपरीत सत्य प्रतीत होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि AgCl और AgBr में बंधों का अधिक सहसंयोजक गुण बंधन की लंबाई को कम करता है और इसलिए Ag+ की स्पष्ट आयनिक त्रिज्या, एक प्रभाव जो अधिक वैद्युतीय-ऋणात्मकता सोडियम के हैलाइड में सम्मिलित नहीं है, न ही सिल्वर फ्लोराइड में जिसमें फ्लोराइड आयन अपेक्षाकृत गैर-ध्रुवीकरण योग्य है।

निरूपण
एक आयनिक क्रिस्टल में दो आयनों के बीच की दूरी एक्स-किरण क्रिस्टलिकी द्वारा निर्धारित की जा सकती है, जो एक क्रिस्टल की इकाई कोशाणु के किनारों की लंबाई देती है। उदाहरण के लिए सोडियम क्लोराइड की इकाई कोशाणु के प्रत्येक किनारे की लम्बाई 564.02 pm पाई जाती है। सोडियम क्लोराइड की इकाई कोशाणु के प्रत्येक किनारे पर परमाणुओं को Na+∙∙∙Cl−∙∙∙Na+ के रूप में व्यवस्थित माना जा सकता है, इसलिए किनारा Na-Cl पृथक्करण का दोगुना है। इसलिए, Na+ और Cl− आयनों के बीच की दूरी 564.02 pm की आधी है, जो 282.01 pm है। हालाँकि, हालांकि एक्स-किरण क्रिस्टलिकी आयनों के बीच की दूरी बताती है, यह इंगित नहीं करती है कि सीमा उन आयनों के बीच कहाँ है, इसलिए यह प्रत्यक्ष आयनिक त्रिज्या नहीं देती है।

अल्फ्रेड लांडे क्रिस्टल पर विचार करके आयनिक त्रिज्या का अनुमान लगाया गया है जिसमें ऋणायन और धनायन के आकार में बड़ा अंतर है, जैसे कि LiI (लिथियम आयन आयोडाइड) मे होता है, लिथियम आयन आयोडाइड आयनों की तुलना में इतने छोटे होते हैं कि लिथियम क्रिस्टल जाली के अंदर छिद्रों में निर्धारित हो जाता है, जिससे आयोडाइड आयनों को स्पर्श करने की स्वीकृति मिलती है। अर्थात्, क्रिस्टल में दो प्रतिवेशी आयोडाइड के बीच की दूरी को आयोडाइड आयन की त्रिज्या का दोगुना माना जाता है, जिसे 214 pm घटाया गया था। इस मान का उपयोग अन्य त्रिज्या निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, RbI में अंतर-आयनिक दूरी 356 pm है, जो Rb+ की आयनिक त्रिज्या के लिए 142 pm देती है। इस प्रकार 8 आयनों की त्रिज्याओं के मान ज्ञात किए गए।

अपवर्तक सूचकांक के माप द्वारा निर्धारित विद्युत ध्रुवीकरण से निर्धारित आयनों की सापेक्ष मात्रा पर विचार करके वासजेरना ने आयनिक त्रिज्या का अनुमान लगाया। ये परिणाम विक्टर गोल्डश्मिड्ट द्वारा बढ़ाए गए थे। वास्स्तजर्ना और गोल्डश्मिड्ट दोनों ने O2− के लिए आयन को 132 pm की त्रिज्या देता है।

पॉलिंग ने आयनों के बीच की दूरी को आयनिक और एक धनायनित त्रिज्या में अनुपातित करने के लिए प्रभावी परमाणु आवेश का उपयोग किया। उनका आंकड़े O2− के लिए आयन को 140 pm की त्रिज्या देता है।

क्रिस्टल-संरचनात्मक आंकड़े की एक प्रमुख समीक्षा ने शैनन द्वारा संशोधित आयनिक त्रिज्या के प्रकाशन का नेतृत्व किया। शैनन अलग-अलग समन्वय संख्याओं के लिए और आयनों के उच्च और निम्न प्रचक्रण अवस्थाओ के लिए अलग-अलग त्रिज्या देता है। पॉलिंग की त्रिज्या के अनुरूप होने के लिए, शैनन ने r ion(O2−) = 140 pm के मान का उपयोग किया है; उस मान का उपयोग करने वाले आंकड़े को प्रभावी आयनिक त्रिज्या कहा जाता है। हालाँकि, शैनन में r ion(O2−) = pm 126 पिकोमीटर पर आधारित आंकड़े भी सम्मिलित है; उस मान का उपयोग करने वाले आंकड़े को क्रिस्टल आयनिक त्रिज्या कहा जाता है। शैनन कहते हैं कि यह अनुभव किया जाता है कि क्रिस्टल त्रिज्या एक ठोस में आयनों के भौतिक आकार के अधिक निकट से समान है। आंकड़े के दो समूह नीचे दो सारणीओं में सूचीबद्ध हैं।

मृदु-गोला मॉडल
मृदु-गोला आयनिक त्रिज्या के बीच संबंध, $${r_m}$$ और $${r_x}$$, और $${d_{mx}}$$, द्वारा दिया गया है

$${d_{mx}}^k = {r_m}^k + {r_x}^k$$,

जहां $$k$$ एक घातांक है जो क्रिस्टल संरचना के प्रकार के साथ बदलता रहता है। कठिन क्षेत्र मॉडल में $$k$$ 1 होगा, जिससे $${d_{mx}} = {r_m} + {r_x}$$ प्राप्त होगा।

गैर-गोलाकार आयन
आयनिक त्रिज्या की अवधारणा गोलाकार आयन आकार की धारणा पर आधारित है। हालाँकि, समूह-सैद्धांतिक दृष्टिकोण से यह धारणा केवल उन आयनों के लिए उपयुक्त है जो उच्च-समरूपता क्रिस्टल जाली स्थलों पर स्थित हैं जैसे Na और Cl हैलाइट में या Zn और S स्फेलेराइट में होते है। एक स्पष्ट अंतर बनाया जा सकता है, जब संबंधित जाली स्थल के बिंदु समरूपता समूह पर विचार किया जाता है, जो NaCl और ZnS में घन समूह Oh और Td हैं। निचले-समरूपता वाले स्थानों पर आयनों के लिए एक गोलाकार आकार से उनके इलेक्ट्रॉन घनत्व का महत्वपूर्ण विचलन हो सकता है। यह विशेष रूप से ध्रुवीय समरूपता के जाली स्थलों पर आयनों के लिए है, जो कि क्रिस्टल-संरचनात्मक बिंदु समूह C1, C1h, Cn या Cnv, n = 2, 3, 4 या 6 हैं। आबंधन ज्यामिति का गहन विश्लेषण हाल ही में पाइराइट-प्रकार के यौगिकों के लिए किया गया था, जहां C3 जाली स्थलों पर एक-संयोजक कैल्कोजन आयन रहते हैं। यह पाया गया कि कैल्कोजन आयनों को समरूपता अक्ष के साथ अलग-अलग त्रिज्याओं के साथ दीर्घवृत्ताकार आवेश वितरण द्वारा प्रतिरूपित करना पड़ता है और इसके लंबवत होता है

यह भी देखें

 * परमाणु कक्षीय
 * तत्वों की परमाणु त्रिज्या (आंकड़े पृष्ठ)
 * बॉर्न-जॉर्डन समीकरण
 * सहसंयोजक त्रिज्या
 * इलेक्ट्राइड
 * आयनिक क्षमता
 * आयनिक त्रिज्या अनुपात
 * पॉलिंग के नियम
 * स्टोक्स त्रिज्या
 * वैन डेर वाल्स त्रिज्या

बाहरी संबंध

 * Aqueous Simple Electrolytes Solutions, H. L. Friedman, Felix Franks