浅析原子半径和离子半径.pdf

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1、万方数据第18卷第4期(2003)内讧师范学院学报JOURNALoFNEUIANGTEACHERSCOLLEGENo．4．V01．18(2003)浅析原子半径和离子半径黄旭1，唐元先2，黄辉3(1．资阳中学，四川资阳641300；2．重庆第四十九中学，重庆万盛400800；3．内江师范学院化学系，四川内江641110)摘要：本文对原子半径和离子半径的概惫进行了较为详细的计论．以便在教学过程中更好的理解、使用原于半径和离于半径。关键词：原子半径；离子半往；概念中圉分类号：0611．3文献标识码：A文章编号：1671—1785(2003)04一o】24一05

2、在大学化学的课程中，我们已经学习了元素的一些性质，但对原子半径、离子半径的概念很难获得清晰、明了的认识，在使用时容易混淆。并且粒子半径的周期性变化与原子电离能、电子亲和势、电负性、金属性、晶格能、极化率、沸点、密度等性质有密切的联系。本文试图对原子半径、离子半径的概念进行较为详细的讨论，以便能正确理解、使用原子半径和离子半径。1原子半径我们已讨论过，原子中的电子并不是在离核某一特定距离就完全消失得干干净净，而是逐渐地向外蔓延出去，只是达到离核相当远处趋向于零，并没有一个确切的界限．因此很难给原子半径下一个确切的定义。一般就把核到最外层电子的平均距离定义为

3、原子半径，可以看出原子半径是个近似值，具有相对的概念。将原子半径分为：共价半径、范德华半径和金属原子半径。1．1共价半径共价半径的键长是构成这一共价键的两个原子的核问距离，相同原子的共价键长的一半，就是共价半径(r。)，它包括单键共价半径和多元共价半径01。如图1，在大多数情况下，不同分子或晶体以相同键型相连接的两个原子A和B的平衡距离都近似相等。如甲醇、乙醇、甲醚等化合物中c—O单键键长都是1．43A，这种性质称为键长的相对稳定性。此外．同种键型的键长还具有加和性嘲，由此可推求图1共价半径k出不同元素形成共价化合物的键长。同种原子在不同结合状态或不同排

4、列状态下测得的数据也不同，两原子问的键级越高，其共价半径越短。一般双键约为单键的85—90％，叁键约为75—80％。衰l原子的共价半径‘21(A)CN0F单键0．7720．700．66O．64双键0．667叁键O．603SiPSCi单键1．171．101．04O．99双键1．071．OO0．940．89叁键j．000．930．87，收稿日期：2003一05一01作者简介：黄旭(1979一)，男，四川隆昌人，2003年6月毕业于内江师范学院，资阳中学教师。万方数据总第73期黄旭．唐元先．黄辉t浅斩原于半轻和离子半径·125·1．2范德华半径·分子晶体中两个

5、相同种类的原子，不是以化学键相结合，而是以分子间作用力(范德华力)相互作用使其最接近时．两个原子核问距的一半就是范德华半径rT'如图2。例如稀有气体在低温下形成单原子分子晶体中，原子问没有化学键而只有范德华力，因此稀有气体的原子半径不是共价半径．而是范德华半径。表2一些原子和原子基团的范德华半型”(A)∞KD田2范德华半径r。NPAsOSSe1．51．92．01．41．852．00FClBr甲基CH。芳环厚度之半1．351．801．052．01．71．3金属原子半径如果把金属晶体看成是由等径球状的金属原子堆积而成的，相邻两个原子彼此是互相接触的，则它们核

6、间距(d)的一半，就是该原子的金属半径r。“1。如图3所示。用X一射线衍射法测得金属晶体的晶胞参数，结合其点阵型式就容易计算紧邻金属原子间的距离，其一半数值即为金属的原子半径。如由x一射线结构分析确定金属铜属于A，构型，晶胞参数a。=3．614A，根据结构内在几何一关系可求得最近铜原子间距为3．614／、／2=2．556A，铜原子半径图3金属原子半径r一2．556／2—1．278A。原子问的接触距离与原子配位数有关，配位数越高．半径越大。一般以配位数为12的紧密堆积方式为标准01。表3列出了部分金属原子半径数据，这些数据是由室温下稳定晶型的实际原子的接触

7、距离而求得。1．4影响原子半径大小的因素⋯表3金属离子的半径⋯(A)原子半径被认为是最外层电子到核的平均距离，因而影响半径的因素是很多的，概括下有以下几方面：(1)核外电子层的数目，即主量子数n与半径r的关系：r。cn。电子层数或n的数值越大，半径越大；1．520Na1，858K2．272Be1．112MgA11．599l，432Ca1．9741．233Ge1．225(2)核电荷(z‘)，由于核电荷越大，对核外电子吸引越强，最外层电子至核的平均距离就小，半径就小。所以r∞1／z’成反比例关系；(3)核外电子间斥力f。由于电子问斥力越大，电子闻排斥越厉害，

8、最外层电子就可被排斥而离核更远，半径就越大，所以rocf成正比例关系；(4)内层