離子半徑大小的比較規(guī)律

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1、粒子半徑大小的比較規(guī)律原子和簡(jiǎn)單離子半徑大小的比較是高考的一個(gè)重要考點(diǎn)，掌握比較的方法和規(guī)律，才能正確判斷粒子半徑的大小。中學(xué)化學(xué)里常見粒子半徑大小比較，規(guī)律如下：1.同種元素粒子半徑大小比較：同種元素原子形成的粒子，核外電子數(shù)越多，粒子半徑越大。陽離子半徑小于相應(yīng)原子半徑。如r(Na+)r(Cl)；同種元素不同價(jià)態(tài)的離子，價(jià)態(tài)越高，離子半徑越小。如r(Fe)>r(Fe2+)>r(Fe3+)、r(H—)>r(H)>r(H+)。2.不同元素粒子半徑的比較：①同周

2、期元素，電子層數(shù)相同，原子序數(shù)越大，原子半徑、最高價(jià)陽離子半徑、最低價(jià)陰離子半徑均逐漸減小(僅限主族元素)。如r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(S)>r(Cl)、r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)、r(O2—)>r(F—)。同一周期各元素，陰離子半徑一定大于陽離子半徑。如r(O2—)>r(Li+)。②同主族元素，最外層電子數(shù)相同，電子層數(shù)越多，原子半徑越大，同價(jià)態(tài)的離子半徑大小也如此。如：r(F)

3、Na+）r(Cl—)>r(Ar)>r(K+)>r(Ca2+)、r(O2—)>r(F—)>r（Na+）>r（Mg2+）>r（Al3+）。④稀有氣體元素的原子，半徑比與它相鄰的鹵素原子的原子半徑大，如r(Ar)>r(Cl)。⑤核電荷數(shù)、電子層數(shù)、電子數(shù)都不相同的粒子，一般可以通過一種參照粒子進(jìn)行比較。如鋁原子和氧原子，可以通過硼原子轉(zhuǎn)換，r(Al)>r(B)>r(O)，也可以通過硫原子轉(zhuǎn)換，r(Al)>r(S)>r(O

4、)。對(duì)規(guī)律的理論解釋：影響粒子半徑大小的因素有原子或簡(jiǎn)單陰、陽離子的核電荷數(shù)、電子層數(shù)、電子數(shù)等。核電荷數(shù)增大，原子核對(duì)核外電子的引力增強(qiáng)，使原子半徑減??；電子層數(shù)及核外電子數(shù)增多，原子核對(duì)外層電子的引力減弱，使原子半徑增大。這兩個(gè)因素相互制約：當(dāng)電子層數(shù)相同時(shí)，核電荷數(shù)增大使原子半徑減小的影響大于核外電子數(shù)增多使原子半徑增大的影響，核電荷數(shù)增大使原子半徑減小占主導(dǎo)地位，所以同一周期，從左至右，原子半徑依次減?。划?dāng)最外層電子數(shù)相同時(shí)，電子層數(shù)的增多使原子半徑增大的影響大于核電荷數(shù)增大使原子半徑減小的影響，電子層數(shù)的增

5、多使原子半徑增大的影響占主導(dǎo)地位，所以同一主族從上至小，原子半徑依次增大；當(dāng)電子層數(shù)、核外電子數(shù)都相同時(shí)，只有核電荷數(shù)增大對(duì)原子半徑的影響，所以，核電荷越大，原子半徑越小；當(dāng)核電荷數(shù)、電子層數(shù)都相同時(shí)，電子數(shù)增多，原子核對(duì)外層電子的引力減弱，使原子半徑增大。影響粒子半徑大小的因素還有測(cè)定半徑的方法，根據(jù)原子的不同鍵合形式表現(xiàn)的不同“大小”，有三種原子半徑。(1)金屬半徑：它是金屬的原子半徑，就是金屬晶體中兩相鄰金屬原子的核間距的半數(shù)值。很明顯，它跟金屬原子的堆積方式或配位數(shù)有關(guān)。一般說，配位數(shù)高，半徑顯得大。常見表中

6、所列數(shù)據(jù)是折合成配位數(shù)為12的金屬原子半徑。金屬原子半徑可以用X射線衍射法測(cè)得金屬晶體的晶胞參數(shù)，再結(jié)合它的點(diǎn)陣型式計(jì)算得到。(2)共價(jià)半徑：它指兩個(gè)相同原子以共價(jià)單鍵結(jié)合時(shí)核間距的半數(shù)值。共價(jià)半徑近似地滿足加和規(guī)則，即任一共價(jià)鍵長(zhǎng)約為兩原子半徑之和。(3)范德華半徑：它指在分子型晶體中，不屬于同一分子的兩個(gè)最接近的相同原子在非鍵合狀況下，它們核間距的一半。例如，稀有氣體的原子半徑就是范德華半徑。同一種非金屬，它的共價(jià)半徑和它的范德華半徑數(shù)值是不同的。例如在CdCl2第3頁晶體里，測(cè)得在不同的“分子”（實(shí)際是層狀的大

7、分子）里Cl與Cl間的核間距為：dCl-Cl=3.76×10-10m，取其值的一半定為氯原子的范氏半徑，即：r范（Cl）=3.76×10-10m/2=1.88×10—10m圖氯原子的共價(jià)半徑與范氏半徑對(duì)非金屬元素，r范＞r共，從圖示可以清楚地看出這一關(guān)系。圖示表示出2個(gè)Cl2分子，在同一個(gè)Cl2分子里，2個(gè)Cl原子核間距的一半BF是共價(jià)半徑（r共）；在不同的2個(gè)Cl2分子間，2個(gè)Cl原子的核間距的一半CE是范氏半徑（r范）。顯而易見，r范＞r共。稀有氣體在極低的溫度下形成單原子分子的分子晶體。在這種晶體里，2個(gè)原子核

8、的核間距的一半，就是稀有氣體原子的范氏半徑。下面列出非金屬元素和稀有氣體的范氏半徑。非金屬元素和稀有氣體的范氏半徑r范（單位：10-10m）從上表可以看出，r范也有一定的規(guī)律性：在同一周期中，從左到右逐漸減??；在同一族中，從上到下逐漸增大。在一般的資料里，金屬元素有金屬半徑和共價(jià)半徑的數(shù)據(jù)，非金屬元素則有共價(jià)半徑和范氏半徑的數(shù)據(jù)，稀有氣體只有范