칼륨 이온의 반지름과 아르곤 원자의 반지름 비교 ★

칼륨 이온의 반지름과 아르곤 원자의 반지름 비교

원자의 크기. 이온의 크기

 

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원자나 이온의 크기를

직접 측정할 방법은 없습니다.

 

왜냐하면 원자 또는 이온이, 당구공 1개처럼,

달랑 1개씩 존재하지 않기 때문입니다.

 

또한 설령 1개씩 존재한다 치더라도 (비활성기체처럼),

원자의 크기란 것이 전자가 돌아다니는 공간까지 포함한 것인데,

이 전자들이 돌아다니는 공간을 정확하게 측정할 수 없기 때문입니다.

 

 

 

이 때문에 원자의 결합 상태에 따라

( 공유 결합 형태, 어느 원자랑, 몇 개씩 결합하고 있는지 등 )

반지름 측정값은 달라집니다.

 

 

 

같은 원자끼리 2원자 분자 공유결합을 하는 원자들은

결합 길이를 측정해서,

( 이건 실험으로 측정 가능합니다. 측정 방법은 저도 잘 모르므로, 패스... )

그 절반 값을 원자의 반지름으로 간주합니다.

( H2, O2, N2, Cl2 등 동핵 이원자 분자의 원자 반지름 = 원자핵간 거리 / 2 )

 

 

 

 

[ 그림 출처 commons.wikimedia.org ] Atomic radius of H2.

 

 

 

 

이온의 반지름 측정 방법도 동일합니다.

이온을 직접 측정하는 것이 아니고,

이온결합 화합물의 결합 길이를 이용해서 측정합니다.

 

그런데 이 방법으로 측정한 값의 신뢰도는

공유결합을 이용한 원자의 반지름 측정값보다 낮습니다.

왜냐하면 이온결합 상태, 결정 환경 등

영향을 주는 요인이 더 많기 때문입니다.

 

 

 

비활성기체는, 위와 같은 방법으로는,

반지름 측정이 불가능합니다.

결합을 하지 않기 때문입니다.

( 비활성기체 화합물이 일부 존재하긴 하지만, 예외로 취급합니다. )

 

그래서 비활성기체의 반지름은

반데르발스 힘을 이용해서 계산합니다.

이 때문에 다른 족의 원자 크기와 큰 차이를 보입니다.

 

정리하면, 비활성기체의 반지름은 예외로 취급합니다.

isoelectric table이라고

같은 전자 수를 가진 이온끼리 반지름을 비교하는 것이 있는데,

이 자료에서도 비활성기체는 없습니다.

측정 방법이 완전히 다르기 때문에, 아예 빼놓았습니다.

( 참고: 등전자성 이온들의 이온 반지름 https://ywpop.tistory.com/6449 )

( 참고: 등전자 계열 https://ywpop.tistory.com/18136 )

 

 

 

 

[요약]

1. 이온과 원자의 반지름은 측정 방법에 따라 차이가 있다.

2. 비활성기체의 반지름은 예외이고, 따라서 경향성도 예외이다.

3. 이온 또는 원자의 반지름과 비활성기체의 반지름 비교는 의미가 없다.

4. 이온과 원자의 반지름을 비교할 때는 비교 대상을 잘 선정해야 한다.

 

즉, 같은 족에서의 경향성,

같은 주기에서의 경향성,

isoelectric ions끼리의 경향성,

이런 경향성을 비교한다.

 

 

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Atomic radius of K^+ vs. Argon

 

The essential question to ask is how were these radii measured?

How deduced from experimental measurements?

Because atoms and ions are not hard billiard balls of exactly defined radius

but more or less concentrated but fuzzy electron clouds (around a small nucleus).

Because of that these dimensions like radius will be different

according to the method (and the definition) used to determine them.

So realize that a radius will be different according to the method used to determine it.

The most useful thing you can learn therefore

if you want to probe further is at least an appreciation of what these methods are.

I do not know for sure, but I would guess (and the reference below seems to verify)

that for ions like those above they are deduced from the interatomic distances determined in crystal structures of ionic crystals.

 

Anyway see

http://catalog.flatworldknowledge.com/bookhub/4309?e=averill_1.0-ch07_s02#a

 

Noble gases do not form salts so their radii must have been determined in a different way.

In fact the first reference comments “You might also be curious as to how the neutral neon atom fits into this sequence. Its van der Waals radius is 0.154 or 0.160 nm (depending on which source you look the value up in) - bigger than the fluoride ion. You can't really sensibly compare a van der Waals radius with the radius of a bonded atom or ion.”

And the second “One member of this isoelectric series is not listed in Table 7.3 "Radius of Ions with the Neon Closed-Shell Electron Configuration": the neon atom. Because neon forms no covalent or ionic compounds, its radius is difficult to measure.”

 

[ 자료 출처 https://www.physicsforums.com/threads/atomic-radius-of-k-vs-argon.653859/ ]

 

 

 

 

[참고] 예를 들어, a 원자와 b 원자가 공유 결합했다면,

이론적 공유 결합 길이 = a 원자의 원자 반지름 + b 원자의 원자 반지름

 

> C 원자의 원자 반지름 = 70 pm

> C–C 결합 길이 = 2 × 70 = 140 pm

140 pm × (1Å / 100 pm) = 1.40 Å (이론값)

> C–C 평균 결합 길이 = 1.54 Å (측정값)

( 참고 https://ywpop.tistory.com/10143 )

 

 

> Cl 원자의 원자 반지름 = 100 pm

> Cl2, 즉 Cl–Cl 결합길이 = 2 × 100 = 200 pm = 2.00 Å (이론값)

> bond length of Cl2 molecule = 1.988 Å (측정값)

 

 

> C–Cl 결합 길이 = 70 + 100 = 170 pm (이론값)

> C–Cl 결합 길이 = 175 pm (측정값)

 

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/7277 ] 금속 원자의 반지름 계산

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/4403 ] 원자의 이온의 크기

 

 

 

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