離子半徑

離子半徑

離子半徑,是指原子核到其最外層電子的平均距離。描述離子大小的參數。取決於離子所帶電荷、電子分布和晶體結構型式。設r陽為陽離子半徑,r陰為陰離子半徑。r陽+r陰=鍵長。r陽/r陰與晶體類型有關。可從鍵長計算離子半徑。一般採用Goldschmidt半徑和Pauling半徑,皆是NaCl型結構配位數為6的數據。Shannon考慮了配位數和電子自鏇狀態的影響,得到兩套最新數據,其中一套數據,參考電子云密度圖,陽離子半徑比傳統數據大14pm,陰離子小14pm,更接近晶體實際。

基本信息

定義

反映離子大小的一個物理量。對於含單原子核的簡單離子,基於其核外電子分布或具有嚴格的球對稱性(如具有完滿電子層的離子)或具有近似的球對稱性,可將其理解為球狀的實體。離子半徑的導出方法有多種。其中最基本的一類方法以正、負離子的半徑之和等於離子鍵鍵長這一原理為基礎,從大量X射線晶體結構分析實測鍵長值中推引出離子半徑。著名的戈爾德施米特離子半徑數據的導出,即這種方法的典型代表。
離子半徑的大小主要取決於離子所帶電荷和離子本身的電子分布,但它還要受離子化合物結構型式(如配位數等)的影響。書刊中的離子半徑一般以配位數為6的氯化鈉型晶體為基準,如離子實際配位數為8,則半徑值應增加約3%;若配位數為4,則半徑值應下降約5%。在同一周期中離子半徑一般隨元素所屬族數的遞增而減小;在同一族中離子半徑一般隨原子序數的遞增而增大。負離子的半徑一般較大,約為1.3~2.5埃;正離子半徑較小,約為0.1~1.7埃。
根據正、負離子半徑值可導出正、負離子的半徑和及半徑比。這是闡明離子化合物性能和結構型式的兩項重要因素。

離子半徑大小的判斷方法

(1)同一元素的微粒,電子數越多,半徑越大。如鈉原子>鈉離子,氯原子<氯離子
(2)同一周期內元素的微粒,陰離子半徑大於陽離子半徑。如氧離子>鋰離子
(3)同類離子與原子半徑比較相同。如鈉離子>鎂離子>鋁離子,氟離子<氯離子<溴離子
(4)具有相同電子層結構的離子(單核),核電荷數越小,半徑越大。如氧離子>氟離子>鈉離子>鎂離子>鋁離子硫離子>氯離子>鉀離子>鈣離子
(5)同一元素高價陽離子半徑小於低價陽離子半徑,又小於金屬的原子半徑。如銅離子<亞銅離子<銅原子負二價硫>硫原子>四價硫>六價硫

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