Γιατί τα ιόντα με χρεώσεις μεγαλύτερες από 3 σπάνια βρίσκονται σε ιοντικές ενώσεις;
1. Ηλεκτροστατική Απομάκρυνση: Καθώς αυξάνεται η φόρτιση σε ιόν, το ίδιο ισχύει και για την ηλεκτροστατική έλξη σε αντίθετα φορτισμένα ιόντα. Ωστόσο, αυτό οδηγεί επίσης σε αυξημένη απόρριψη μεταξύ ιόντων της ίδιας φορτίου. Αυτή η απόρριψη καθιστά όλο και πιο δύσκολη τη συσκευασία ιόντων με υψηλά φορτία σε ένα σταθερό κρυσταλλικό πλέγμα.
2. Πόλωση και ομοιοπάθεια: Τα εξαιρετικά φορτισμένα ιόντα τείνουν να στρεβλώνουν τα ηλεκτρονικά σύννεφα γειτονικών ιόντων, οδηγώντας σε ένα βαθμό ομοιοπολικού χαρακτήρα στον δεσμό. Αυτό αποδυναμώνει τον ιοντικό χαρακτήρα του δεσμού και καθιστά πιο δύσκολη τη διατήρηση ενός καθαρά ιοντικού πλέγματος.
3. Ενεργειακές εκτιμήσεις: Ο σχηματισμός υψηλών φορτισμένων ιόντων γενικά απαιτεί μια σημαντική ποσότητα ενέργειας για την απομάκρυνση ή την προσθήκη πολλαπλών ηλεκτρονίων. Αυτό το ενεργειακό κόστος μπορεί να καταστήσει το σχηματισμό τέτοιων ιόντων ενεργά δυσμενής.
4. Εφέ μεγέθους: Τα εξαιρετικά φορτισμένα ιόντα τείνουν να είναι μικρότερα από τα λιγότερο φορτισμένα αντίστοιχα λόγω της ισχυρής έλξης του πυρήνα για τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια. Αυτό το μικρότερο μέγεθος μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική απόρριψη μεταξύ των ιόντων σε ένα πλέγμα, καθιστώντας σταθερό το σχηματισμό κρυστάλλων προκλητικό.
5. Αντιδραστικότητα: Τα εξαιρετικά φορτισμένα ιόντα είναι συχνά πολύ αντιδραστικά λόγω της ισχυρής ηλεκτροστατικής τους έλξης σε αντίθετα φορτισμένα είδη. Αυτή η αντιδραστικότητα τους καθιστά λιγότερο πιθανό να σχηματίσουν σταθερές ενώσεις υπό τυπικές συνθήκες.
Εξαιρέσεις:
Ενώ τα ιόντα με χρεώσεις μεγαλύτερες από 3 είναι ασυνήθιστες, υπάρχουν εξαιρέσεις. Μερικά παραδείγματα περιλαμβάνουν:
* Μεταβατικά μέταλλα: Τα μεταβατικά μέταλλα μπορούν να σχηματίσουν ιόντα με φορτία μέχρι +7, όπως φαίνεται στο ιόν υπερμαγγανικού (ΜΝΟ4-) και το χρωμικό ιόν (CRO4-2). Ωστόσο, ακόμη και σε αυτές τις περιπτώσεις, οι υψηλότερες χρεώσεις επιτυγχάνονται συχνά σε σύνθετα ανιόντα με πολλαπλά άτομα οξυγόνου.
* Λανθανίδια και ακτινίδια: Αυτά τα στοιχεία μπορούν να σχηματίσουν ιόντα με υψηλά χρεώσεις λόγω του μεγάλου μεγέθους και των σύνθετων διαμορφώσεων ηλεκτρονίων τους.
Συνοπτικά, ο συνδυασμός της ηλεκτροστατικής απόρριψης, της πόλωσης, των ενεργειακών εκτιμήσεων, των επιδράσεων μεγέθους και της αντιδραστικότητας καθιστά πρόκληση για ιόντα με φορτία μεγαλύτερες από 3 για να σχηματίσουν σταθερές ιοντικές ενώσεις.
