1. Repulsione elettrostatica: All'aumentare della carica su uno ione, aumenta anche la sua attrazione elettrostatica a ioni caricati in modo opposto. Tuttavia, ciò porta anche ad una maggiore repulsione tra ioni della stessa carica. Questa repulsione rende sempre più difficile mettere insieme ioni con alti cariche in un reticolo di cristallo stabile.
2. Polarizzazione e covalenza: Gli ioni altamente carichi tendono a distorcere le nuvole di elettroni degli ioni vicini, portando a un grado di carattere covalente nel legame. Ciò indebolisce il carattere ionico del legame e rende più difficile mantenere un reticolo puramente ionico.
3. Considerazioni sull'energia: La formazione di ioni altamente caricati richiede generalmente una quantità significativa di energia per rimuovere o aggiungere più elettroni. Questo costo energetico può rendere energicamente sfavorevole tali ioni.
4. Effetti delle dimensioni: Gli ioni altamente carichi tendono ad essere più piccoli delle loro controparti meno cariche a causa della forte attrazione del nucleo per gli elettroni rimanenti. Questa dimensione più piccola può portare a una significativa repulsione tra gli ioni in un reticolo, rendendo impegnativa una formazione di cristalli stabili.
5. Reattività: Gli ioni altamente caricati sono spesso molto reattivi a causa della loro forte attrazione elettrostatica per le specie caricate in modo opposto. Questa reattività li rende meno probabili di formare composti stabili in condizioni tipiche.
Eccezioni:
Mentre gli ioni con cariche superiori a 3 sono rari, ci sono eccezioni. Alcuni esempi includono:
* Metalli di transizione: I metalli di transizione possono formare ioni con cariche fino a +7, come si vede nello ione del permanganato (MNO4-) e ioni cromato (CRO4-2). Tuttavia, anche in questi casi, le cariche più elevate sono spesso raggiunte in anioni complessi con atomi di ossigeno multipli.
* Lanthanides e Actinides: Questi elementi possono formare ioni con elevate cariche a causa delle loro grandi dimensioni e configurazioni di elettroni complesse.
In sintesi, la combinazione di repulsione elettrostatica, polarizzazione, considerazioni energetiche, effetti dimensioni e reattività lo rende impegnativo per gli ioni con cariche superiori a 3 per formare composti ionici stabili.
