Jari-jari atomik dan ion

Dua parameter, jari-jari dan kekuatan menarik  elektron atom atau ion menentukan ikatan, struktur, dan reaksi zat elementer dan senyawa.  Banyak usaha telah didedikasikan untuk mendapatkan nilai numerik dua faktor yang dapat diterapkan untuk semua material.  Diharapkan sifat kimia senyawa yang diketahui, dan material baru yang kini belum ada dapat diprediksi dengan kombinasi nilai numerik yang cocok. Pertama, faktor geometri akan dideskripsikan.

a.  Jari-jari atomik dan ion

Kerapatan elektron dalam atom secara perlahan akan menuju, tetapi tidak pernah mencapai nol ketika jarak dari inti meningkat. Oleh karena itu, secara ketat dapat dinyatakan bahwa jari-jari atom atau ion tidak dapat ditentukan. Namun, secara eksperimen mungkin untuk menentukan jarak antar inti atom. Jari-jari atomik yang ditentukan secara eksperimen merupakan salah satu parameter atomik yang sangat penting untuk mendeskripsikan kimia struktural senyawa. Cukup beralasan untuk mendefinisikan jari-jari logam sebagai separuh jarak atom logam.  Separuh jarak antar atom didefinisikan juga sebagai jari-jari kovalen  zat elementer (Tabel 2-1).

Karena kation dan anion unsur yang berbeda  dalam senyawa ion diikat dengan interaksi elektrostatik, jarak ikatan adalah jumlah  jari-jari ionik yang diberikan untuk kation dan anion.
Jari-jari ionik standar satu spesies ditetapkan terlebih dahulu dan kemudian dikurangkan dari jarak antar ion untuk menentukan jari-jari ion partnernya.  Sebagai standar, jari-jari ion O^2- dalam sejumlah oksida ditetapkan sebesar 140 pm (1 pm = 10^-12 m) (R. D. Shannon).  Jari-jari kation dalam oksida adalah selisih dari jarak ikatan dan 140 pm.  Setelah jari-jari kation dalam oksida ditentukan, jari-jari anion lain dapat dihitung dengan mengurangkan jari-jari kation dari jarak antar atom dalam senyawa ion.  Dengan menerapkan metoda seperti ini untuk berbagai senyawa ion, jari-jari ion telah dikompilasi dalam suatu cara sedemikian sehingga  nilai perhitungan dan percobaan umumnya konsisten (Tabel 2-2).
Bahkan dalam senyawa ionik terdapat sumbangan kovalen dan tidak terlalu diharapkan nilai jarak ikatan perhitungan dan percobaan akan tepat sama.  Bahkan bila nilai jari-jari ion standar diubah, kita dapat mengkompilasi jari-jari ion yang masih konsisten untuk banyak senyawa.  Contoh lain jari-jari yang diusulkan adalah jari-jari ion O^2- adalah 132 pm (V. M. Goldschmidt) atau 60 pm (J.C. Slater).  Kita juga harus sadar bahwa jarak kation-anion pasangan ion yang sama menjadi lebih besar ketika bilangan koordinasi ion lawannya meningkat.
Oleh karena itu, dalam diskusi sifat struktural senyawa ion apapun dari sudut pandang jari-jari ionik, set jari-jari ionik yang dihitung dengan menggunakan jari-jari standar yang sama untuk ion dengan bilangan koordinasi yang sama harus digunakan.
Jari-jari logam dan kovalen, juga disebut jari-jari atomik, menjadi lebih kecil dalam periode yang sama dari kiri ke kanan, kemudian meningkat lagi di periode selanjutnya. Kontraksi lantanoid bertanggung jawab atas fakta bahwa unsur periode ke-5 (4d) memiliki jari-jari hampir sama dengan unsur periode ke-6 (5d). Dalam sistem periodik, unsur-unsur lantanoid disisipkan sebelum unsur 5d.
Jari-jari atomik unsur lantanoid menurun dengan nyata dengan kenaikan muatan inti efektif sebab efek perisai orbital 4f unsur lantanoid lemah, disebabkan bentuk orbitalnya. Akibatnya, jari-jari atomik unsur setelah lantanoid sangat mirip dengan unsur-unsur 4d.