イオン半径について

質問

連続質問ですみません＞＜；

「同じ電子配置のフッ素イオンとナトリウムイオンの
イオン半径はどちらが大きいか？」

との問題で
答えは、ナトリウムイオンとなっていました。

解説は「イオン半径は、同じ電子配置では
原子番号が大きいほど小さい」となっていました。。。。

ということは、
原子番号が小さいフッ素イオンの方がイオン半径は
大きいと思ったんですが、
この場合はどうやって考えればよろしいのでしょうか？

どなたかよろしくお願いいたします(>_<。)HelpMe!!

回答No.6

Tacosan

おそろしくどうでもいい疑問だと思うんですが, 「フッ素イオン」は危険だと思う.
Ne と同じ電子配置なら F^- だから「フッ化物イオン」というべきじゃないかな.
そこまで考えた問題だとしたら.... 明らかに悪問だなぁ.
フッ素の 9回電離イオンとナトリウムの 11回電離イオンなら「同じ電子配置でかつナトリウムの方が大きい」ということになるのかなぁ? 電子が存在しないんだけど.

お礼

ありがとうございます^^

よく、模擬試験とかでケアレスミスをやってしまうんですよね＞＜;

仰るとおり、フッ素イオンじゃなくてフッ化物イオン！
気をつけますね^^

ありがとうございました☆☆** v(o^▽^o)v**☆☆

回答No.5

k-kirin

これは、模範解答が間違っているのではないかなぁ・・・と思います。
おっしゃる通り、答えはフッ素イオンの方が大きい、で良いと思います。

以降は、それが正しいと思われる理由をつらつらと書いてあるだけなので、疑問が解決している場合には無視してください。

　一般的に、同じ周期番号（周期表の同じ行）であれば、右に行くほど小さくなっていく傾向にあるが、
ある所に行くと急激にイオン半径が大きくなります。
だんだん小さくなっていく理由は、中心に存在する原子核内の陽子数が純粋に増えていくためです。
途中で急激にイオン半径が増える理由は、電子を渡して正に帯電するのをやめて逆に電子を貰って負に帯電するようにしたためです。
原子核の持つ正の電荷の量は不変ですので、引っ張る電子の量が多くなったためにイオンが膨らんでしまうというイメージで良いのでしょう。
　また、同じ物質でもイオンの価数が正であるほど外部の電子が減る、もしくは、異なる物質でもまったく同じ電子配置であれば、原子番号が大きくなるほど、内部の原子核中の陽子の数が増えて、原子核が電子の一つ一つを引っ張る力が強くなるためにイオン半径は小さくなります。
（←今回は、これの後者（異なる物質でも・・・の方）ですね。）
（たとえば、前者：Ti3+(0.67A)とTi4+(0.61A)　後者：Ga3+(0.62A)とGe4+(0.54A)など。全て6配位のイオン半径）。
　しかし、周期番号が大きくなる（周期表の下の行に行く）ほど、外側の軌道を使うことになるのでイオン半径は大きくなります。今回はとても近い元素同士を比べており、結果的に同じ軌道の占有でおわるため、この影響はありません。

また、経験的なデータも、No.4の方が正しいことを示しています。
イオン半径は、主にShannonという方が経験的に調べた値が一般的に引用されています。
その値によると、No.4の方が言うとおり、現実ではNa+の方がイオン半径は小さいとされています。
ただし、配位数（対象とするイオンの周囲に在って接している個数）によっては、逆転する場合もありますので、絶対では無いのですが（下表参照: Shannon,Prewitt(1969,70); Shannon(1976)）。

　　　　　　　　配位数　イオン半径 [オングストローム]
フッ素　　　　　　2　　　　1.29
　　　　　　　　　3　　　　1.3
　　　　　　　　　4　　　　1.31
　　　　　　　　　6　　　　1.33

ナトリウム　　　　4　　　　0.99　
　　　　　　　　　5　　　　1
　　　　　　　　　6　　　　1.02
　　　　　　　　　8　　 1.18
　　　　　　　　　12　　　 1.39

お礼

詳しいご回答をありがとうございます^^

ですが、すごすぎて・・・
私には全て理解するのに時間がかかりそうです。・゜゜・(>_<;)・゜゜・。^^;

でも！
>異なる物質でもまったく同じ電子配置であれば、原子番号が大きくな
>るほど、内部の原子核中の陽子の数が増えて、原子核が電子の一つ一
>つを引っ張る力が強くなるためにイオン半径は小さくなります。
そういうことですよね。
私もこのように考えていたので、ホッとしました。

とてもスッキリしました。

模範解答に惑わされず、
Na+の方が小さい！ということですね♪

ありがとうございました☆☆** v(o^▽^o)v**☆☆

回答No.4

noname#62864

現実にNa+の方がイオン半径は小さいです。

お礼

ありがとうございます^^

Na+の方が大きいんですね。

ナトリウムイオンの方が小さくて良かったです・・・
スッキリしました^^

ありがとうございました☆☆** v(o^▽^o)v**☆☆

回答No.3

noname#62864

電子配置が同じであれば、中心の電荷が大きいほど電子が原子核に強く引き付けられるためにイオンの半径は小さくなります。

お礼

ご回答ありがとうございます♪

>電子配置が同じであれば、中心の電荷が大きいほど電子が原子核に強
>く引き付けられるためにイオンの半径は小さくなります。
そうですよね＞＜；

ということは、この場合は
中心の電荷(陽子？)が大きいナトリウムイオンの方が
イオン半径は小さくなるのでしょうか？

・・・・何だか混乱してきました(/_<。)

回答No.2

noname#160321

＃1のお答えは誤解されていますので、一言。
>「イオン半径は、同じ電子配置では原子番号が大きいほど小さい」
これは正しいのです。ネオンと同じ電子数ですね。
フッ素イオンの核のフッ素原子核とナトリウムイオンの原子核では、原子核の荷電がナトリウムではフッ素より２＋大きくなっています。
つまり最外殻電子が感ずる電場を考えたとき、電子数が同じですから、原子核の電荷の差が現れて、ナトリウムイオンの方が電場が強いことになり、その分電子の拡がりが小さくなります。
^o^

お礼

ご回答ありがとうございます♪

といいますと、
やはりこの場合はナトリウムイオンの方が
イオン半径は小さいのでしょうか？

この問題集の解等がどうも間違っているのかもしれませんね・・・^^;

ありがとうございました^^

回答No.1

abyss-sym

「イオン半径は、同じ電子配置では原子番号が大きいほど小さい」
これは、周期表で同じ周期にある場合に言えることです。

この問題の場合、フッ素は第二周期、ナトリウムは第三周期です。
周期が違うということは、最外殻が違うんです。
フッ素はＬ殻、ナトリウムはＭ殻まであります。
なので、ナトリウムの方が大きくなります。

お礼

abyss-symさん、何度もありがとうございます(o^▽^o)

むむ・・・・・・・

>周期が違うということは、最外殻が違うんです。
>フッ素はＬ殻、ナトリウムはＭ殻まであります。
基礎的なことですみませんが、
ひょっとして、ナトリウムは電子が一つ減ったイオンになった時でも、
イオン半径としてはＭ殻まで存在するのでしょうか？？

てっきり、電子が1つ無くなったナトリウムイオンは
Ｌ殻までしか存在しないと思っていました・・・＞＜；

ありがとうございました♪