Jonski radijus, rion, je poluprečnik jednoatomnog jona u jonskoj kristalnoj strukturi. Iako ni atomi, ni joni nemaju oštre granice, oni se tretiraju kao da su tvrde sfere sa radijusima takvim da zbir jonskih radijusa katjona i anjona daje rastojanje između jona u kristalnoj rešetki. Jonski radijusi se obično daju u jedinicama ili pikometara (pm) ili angstroma (Å), sa 1 Å = 100 pm. Tipične vrednosti se kreću od 31 pm (0,3 Å) do preko 200 pm (2 Å).
Koncept se može proširiti na solvatirane jone u tečnim rastvorima uzimajući u obzir solvacionu ljusku.
Trendovi
X−NaXAgXF464492Cl564555Br598577Parametri jedinične ćelije (u pm, jednaki dve dužine M–X veze) za natrijum i srebro halide. Sva jedinjenja kristališu u strukturi NaCl. thumb|300 px|left|Relativni radijusi atoma i jona. Neutralni atomi su obojeni sivo, katjoni red, a anjoni blue.
Joni mogu biti veći ili manji od neutralnog atoma, u zavisnosti od električnog naboja jona. Kada atom izgubi elektron da bi formirao katjon, ostali elektroni su više privučeni jezgrom, i radijus jona postaje manji. Slično, kada se atomu doda elektron, formirajući anjon, dodati elektron povećava veličinu elektronskog oblaka interelektronskim odbijanjem.
Jonski radijus nije fiksno svojstvo datog jona, već varira sa koordinacionim brojem, spinskim stanjem i drugim parametrima. Ipak, vrednosti jonskog radijusa su dovoljno prenosive da bi omogućile da se periodični trendovi prepoznaju. Kao i kod drugih tipova atomskog radijusa, jonski radijusi se povećavaju pri spuštanju niz grupu. Veličina jona (za isti jon) se takođe povećava sa povećanjem koordinacionog broja, a jon u stanju sa visokim spinom biće veći od istog jona u stanju sa niskim spinom. Generalno, jonski radijus se smanjuje sa povećanjem pozitivnog naelektrisanja i povećava sa uvećanjem negativnog naelektrisanja.
„Anomalni”" jonski radijus u kristalu je često znak značajnog kovalentnog karaktera u vezi. Nijedna veza nije potpuno jonska, a neka navodno „jonska” jedinjenja, posebno prelaznih metala, su posebno kovalentnog karaktera. Ovo je ilustrovano parametrima jedinične ćelije za natrijum i srebro halide u tabeli. Na osnovu fluorida, reklo bi se da je Ag+ veći od Na+, ali na osnovu hlorida i bromida izgleda suprotno.On the basis of conventional ionic radii, Ag+ (129 pm) is indeed larger than Na+ (116 pm) To je zato što veći kovalentni karakter veza u AgCl i AgBr smanjuje dužinu veze, a time i prividni jonski radijus Ag+, što je efekat koji nije prisutan u halidima elektropozitivnijeg natrijuma, niti u srebrnom fluoridu u kojem je fluoridni jon relativno nepolarizovan.
Određivanje
Udaljenost između dva jona u jonskom kristalu može se odrediti rendgenskom kristalografijom, koja daje dužine stranica jedinične ćelije kristala. Na primer, utvrđeno je da je dužina svake ivice jedinične ćelije natrijum hlorida 564,02 pm. Može se smatrati da svaka ivica jedinične ćelije natrijum hlorida ima atome raspoređene kao Na+∙∙∙Cl−∙∙∙Na+, tako da je ivica dvostruko veća od odvajanja Na-Cl. Dakle, rastojanje između Na+ i Cl− jona je polovina od 564,02 pm, što je 282,01 pm. Međutim, iako rendgenska kristalografija daje rastojanje između jona, ona ne pokazuje gde je granica između tih jona, tako da ne daje direktno jonske radijuse.
thumb|Frontalni pogled na jediničnu ćeliju kristala LiI, koristeći Šenonove kristalne podatke (Li+ = 90 pm; I− = 206 pm). Jodidni joni se skoro dodiruju (mada ne sasvim), što ukazuje da je Landeova pretpostavka prilično dobra.
Lande je procenio jonske radijuse uzimajući u obzir kristale u kojima anjon i katjon imaju veliku razliku u veličini, kao što je LiI. Litijum joni su toliko manji od jodidnih jona da se litijum uklapa u otvore unutar kristalne rešetke, dozvoljavajući jodidnim jonima da se dodiruju. To jest, pretpostavlja se da je rastojanje između dva susedna jodida u kristalu dvostruko veće od poluprečnika jodidnog jona, za koji je zaključeno da iznosi 214 pm. Ova vrednost se može koristiti za određivanje drugih poluprečnika. Na primer, međujonsko rastojanje u RbI je 356 pm, što daje 142 pm za jonski radijus Rb+. Na ovaj način su određene vrednosti za poluprečnike 8 jona.
Vasastjerna je procenio jonske radijuse uzimajući u obzir relativne zapremine jona kao što je utvrđeno iz električne polarizabilnosti utvrđene merenjem indeksa prelamanja. Ove rezultate je razradio Viktor Goldšmit. This is an 8 volume set of books by Goldschmidt. Vasastjerna i Goldšmit su koristili vrednost od 132 pm za jon O2−.
Pauling je koristio efektivno nuklearno naelektrisanje za proporciju udaljenosti između jona u anjonski i katjonski radijus.Pauling, L. (1960). The Nature of the Chemical Bond (3rd Edn.). Ithaca, NY: Cornell University Press. Njegovi podaci daju O2− jonu radijus od 140 pm.
Sveobuhvatni pregled kristalografskih podataka doveo je do objave revidiranih jonskih radijusa od strane Šenona. Šenon daje različite poluprečnike za različite koordinacione brojeve i za visoko i nisko spinsko stanje jona. Da bi bio u skladu sa Polingovim radijusima, Šenon je koristio vrednost rion(O2−) = 140 pm; podaci koji koriste tu vrednost se nazivaju „efikasnim” jonskim radijusima. Međutim, Šenon takođe uključuje podatke zasnovane na rion(O2−) = 126 pm; podaci koji koriste tu vrednost se nazivaju „kristalnim” jonskim radijusima. Šenon navodi da se „oseća da poluprečnici kristala bliže odgovaraju fizičkoj veličini jona u čvrstom stanju.“ Dva skupa podataka su navedena u dve tabele ispod.
Tabele + Kristalni jonski radijusi u pm elemenata kao funkcija jonskog naelektrisanja i spina (ls = niski spin, hs = visoki spin). Joni su 6-koordinatni osim ako je drugačije naznačeno u zagradama (e.g. "146 (4)" za 4-koordinatni N3−).BrojImeSimbol3−2−1−1+2+3+4+5+6+7+8+1VodonikH 208−4 (2) 3LitijumLi 90 4BerilijumBe595BorB416UgljenikC307AzotN132 (4)30278KiseonikO1269FluorF1192211NatrijumNa 116 12MagnezijumMg 86 13AluminijumAl67,514SilicijumSi5415FosforP58 52 16SumporS1705143 17HlorCl167 26 (3py)41 19KalijumK152 20KalcijumCa114 21SkandijumSc88.5 22TitanijumTi1008174,5 23VanadijumV93787268 24Hrom lsCr8775,5696358 24Hrom hsCr94 25Mangan lsMn81726747 (4)39,5 (4)60 25Mangan hsMn9778,5 26Gvožđe lsFe756972,539 (4) 26 Gvožđe hsFe9278,5 27Kobalt lsCo7968,5 27Kobalt hsCo88,57567 28Nikl lsNi837062 28Nikl hsNi74 29BakarCu918768 ls 30CinkZn88 31GalijumGa76 32GermanijumGe8767 33ArsenAs726034SelenijumSe1846456 35 BromBr18273 (4sq)45 (3py)53 37RubidijumRb166 38StroncijumSr132 39ItrijumY104 40CirkonijumZr86 41NiobijumNb868278 42MolibdenMo83797573 43TehnicijumTc78,57470 44RutenijumRu827670,552 (4)50 (4)45Rodijum Rh80,57469 46 Paladijum Pd73 (2)1009075,5 47 Srebro Ag12910889 48 Kadmijum Cd109 49 Indijum In94 50 Kalaj Sn 83 51 Antimon Sb 9074 52 Telur Te 20711170 53 Jod I20610967 54 Ksenon Xe 62 55 Cezijum Cs 167 56 Barijum Ba149 57 Lantan La 117,2 58 Cerijum Ce 115101 59 Prazeodimijum Pr11399 60 Neodimijum Nd143 (8)112,3 61 Prometijum Pm 111 62 Samarijum Sm 136 (7)109,8 63 Europijum Eu 131108,7 64 Gadolinijum Gd107,8 65 Terbijum Tb 106,390 66 Disprozijum Dy 121105,2 67 Holmijum Ho104,1 68 Erbijum Er 103 69 Talijum Tm117102 70 Iterbijum Yb116100,8 71 Lutecijum Lu 100,1 72 Hafnijum Hf 85 73 Tantal Ta 868278 74 Volfram W807674 75 Renijum Re77726967 76 Osmijum Os7771,568,566,553 (4) 77 Iridijum Ir8276,571 78 Platina Pt9476,571 79 Zlato Au1519971 80 Živa Hg133116 81 Talijum Tl 164102,5 82 Olovo Pb13391,5 83 Bizmut Bi 11790 84 Polonijum Po10881 85 Astat At76 87 Francijum Fr 194 88 Radijum Ra162 (8) 89Aktinijum Ac126 90 Torijum Th 108 91 Protaktinijum Pa11610492 92 Uranijum U 116,51039087 93 Neptunijum Np 124115101898685 94 Plutonijum Pu 1141008885 95 Americijum Am 140 (8)111,599 96 Kirijum Cm 11199 97 Berklijum Bk 11097 98 Kalifornijum Cf 10996,1 99 Ajnštajnijum Es92,8.
+ Efektivni jonski radijusi u pm elemenata kao funkcija jonskog naelektrisanja i spina (ls = nizak spin, hs = visok spin). Joni su 6-koordinatni osim ako je drugačije naznačeno u zagradama (e.g. "146 (4)" za 4-koordinatni N3−). BrojImeSimbol3−2−1−1+2+3+4+5+6+7+8+1VodonikH 139,9−18 (2) 3LitijumLi764BerilijumBe455BorB276UgljenikC167AzotN146 (4)16138KiseonikO1409FluorF133811NatrijumNa10212MagnezijumMg7213AluminijumAl53,514SilicijumSi4015FosforP21244 38 16SumporS1843729 17HlorCl18112 (3py)27 19KalijumK138 20KalcijumCa100 21SkandijumSc74,5 22TitanijumTi866760,5 23VanadijumV79645854 24Hrom lsCr7361,5554944 24Hrom hsCr80 25Mangan lsMn67585333 (4)25,5 (4)46 25Mangan hsMn8364,5 26Gvožđe lsFe615558,525 (4) 26Gvožđe hsFe7864,5 27Kobalt lsCo6554.5 27Kobalt hsCo74,56153 28Nikl lsNi695648 28Nikl hsNi60 29BakarCu777354 ls 30CinkZn74 31GalijumGa62 32GermanijumGe7353 33ArsenAs584634SelenijumSe1985042 35 BromBr19659 (4sq)31 (3py)39 37RubidijumRb152 38StroncijumSr118 39ItrijumY90 40CirkonijumZr72 41NiobijumNb726864 42MolibdenMo69656159 43TehnecijumTc64,56056 44RutenijumRu686256,538 (4)36 (4)45Rodijum Rh66,56055 46 Paladijum Pd59 (2)867661,5 47 Srebro Ag1159475 48 Kadmijum Cd95 49 Indijum In80 50 Kalaj Sn 10269 51 Antimon Sb 7660 52 Telur Te 2219756 53 Jod I2209553 54 Ksenon Xe 48 55 Cezijum Cs 167 56 Barijum Ba135 57 Lantan La 103,2 58 Cerijum Ce 10187 59 Prazeodimijum Pr9985 60 Neodimijum Nd129 (8)98.3 61 Prometijum Pm 97 62 Samarijum Sm 122 (7)95,8 63 Europijum Eu 11794,7 64 Gadolinijum Gd93,5 65 Terbijum Tb 92,376 66 Disprozijum Dy 10791,2 67 Holmijum Ho90,1 68 Erbijum Er 89 69 Tulijum Tm10388 70 Iterbijum Yb 10286,8 71 Lutecijum Lu 86,1 72 Hafnijum Hf 71 73 Tantal Ta 726864 74 Volfram W666260 75 Renijum Re 63585553 76 Osmijum Os 6357,554,552,539 (4) 77 Iridijum Ir6862,557 78 Platina Pt 8062,557 79 Zlato Au 1378557 80 Živa Hg 119102 81 Talijum Tl 15088,5 82 Olovo Pb 11977,5 83 Bizmut Bi 10376 84 Polonijum Po223. 9467 85 Astat At62 87 Francijum Fr 180 88 Radijum Ra148 (8) 89Aktinijum Ac106,5 (6)122,0 (9) 90 Torijum Th 94 91 Protaktinijum Pa1049078 92 Uranijum U 102,5897673 93 Neptunijum Np 11010187757271 94 Plutonijum Pu 100867471 95 Americijum Am 126 (8)97,585 96 Kirijum Cm 9785 97 Berklijum Bk 9683 98 Kalifornijum Cf 9582,1 99 Ajnštajnijum Es83,5
Model meke sfere
+ Jonski radijus meke-sfere (u pm) pojedinih jonaKatjon, MRMAnjon, XRX Li+ 109,4 Cl− 218,1 Na+ 149,7 Br− 237,2
Za mnoga jedinjenja, model jona kao tvrdih sfera ne reprodukuje rastojanje između jona, , do tačnosti sa kojom se može meriti u kristalima. Jedan pristup poboljšanju izračunate tačnosti je modelovanje jona kao „mekih sfera” koje se preklapaju u kristalu. Pošto se joni preklapaju, njihovo razdvajanje u kristalu biće manje od zbira poluprečnika njihovih mekih sfera. Odnos između jonskih poluprečnika mekih sfera, i , and , je dat sa
,
gde je eksponent koji varira u zavisnosti od tipa kristalne strukture. U modelu tvrde sfere, bi bilo 1, što bi dalo .
+ Poređenje između uočenih i izračunatih odvajanja jona (in pm) MX Uočeno Model meke sfere LiCl 257,0 257,2 LiBr 275,1 274,4 NaCl 282,0 281,9 NaBr 298,7 298,2
U modelu meke sfere, ima vrednost između 1 i 2. Na primer, za kristale halogenida grupe 1 sa strukturom natrijum hlorida, vrednost od 1,6667 daje dobru saglasnost sa eksperimentom. Deo jonskih radijusa meke sfere je naveden u tabeli. Ovi radijusi su veći od poluprečnika kristala datih gore (Li+, 90 pm; Cl−, 167 pm). Inter-jonske separacije izračunate ovim radijusima daju izuzetno dobro slaganje sa eksperimentalnim vrednostima. Nije dato teorijsko opravdanje za jednačinu koja sadrži .
Nesferični joni