離子半徑大小的比較規(guī)律

1、粒子半徑大小的比較規(guī)律原子和簡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(Na) ；陰離子半徑大于相應(yīng)原子半徑。如 r(Cl )>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(Fe 2+)>r(Fe 3+) 、 r(H ) > r (H) > r(H +)。2. 不同元素粒子半徑的比

2、較： 同周期元素，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(Mg 2+)>r(Al 3+)、 r(O 2) >r(F )。同一周期各元素，陰離子半徑一定大于陽離子半2+徑。如 r(O 2) > r(Li +) 。 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)<r(Cl)<r(Br)<r(I

3、)， r(F )<r(Cl )<r(Br )<r(I )， r(Li +)<r (Na+)+<r(K +) 。 電子層結(jié)構(gòu)相同(核外電子排布相同)的不同粒子，核電荷數(shù)越大，半徑越小。如：2 + 2+2 + 2+ 3+r(S 2 )>r(Cl)>r(Ar) >r(K+)>r(Ca2+)、r(O 2)> r(F )> r(Na+)> r( Mg2+)> r (Al3+)。 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(CI)。 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

4、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(AI)>r(B) >r(O) ，也可以通過硫原子轉(zhuǎn)換，r(AI)>r(S) >r(O)。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)， 使原子半徑減小； 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

5、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?。划?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

6、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晶體里,測得在不同的 分子”（實(shí)際是層狀的大分子）

7、里 Cl與CI間的核間距為：-10dci-ci =3.76 X10 m取其值的一半定為氯原子的范氏半徑，即：r 范(CI) =3.76 氷0-10m/2=1.88 x 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)CI2分子，在同一個(gè)CI2分子里，2個(gè)CI原子核間距的一半 BF是共價(jià)半徑（r共）；在不同的2個(gè)CI2 分子間，2個(gè)CI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)原子核的核間距的一半，就是稀有氣體原子的范氏半徑。下面

8、列出非金屬元素和稀有氣體的范氏半徑。10非金屬元素和稀有氣體的范氏半徑r范（單位：10- m從上表可以看出，r范也有一定的規(guī)律性：在同一周期中，從左到右逐漸減小；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)， 范氏半徑的數(shù)據(jù)，稀有氣體只有范氏半徑的數(shù)據(jù)。 均為共價(jià)半徑。 典型例題剖析 例1下列各元素中，原子半徑依次增大的是A. Na Mg Al B. N、OFC.非金屬元素則有共價(jià)半徑和課本表里原子半徑數(shù)據(jù)除稀有氣體元素外，( )P、Si、Al解析A中三元素同周期，核電荷數(shù)增大，原子半徑依次減??； ?。籆中三種元素同周期且核電荷數(shù)逐漸減小，原子半徑依次增大

9、， 子半徑最大，故不符合題意。例 2已知 aAn+、bB（n+1） +、cC1 述正確的是（）A.原子半徑A> B> C> DC.離子半徑：D> C> B> A、dD（n+1）均具有相同的電子層結(jié)構(gòu),D. C Si、PB與A相類似，半徑依次減C選項(xiàng)正確；D中Si原關(guān)于ABCD四種元素的敘B. 原子序數(shù)b>a> c>dD. 金屬性B> A非金屬性D> CH1 2He 11.2N1501.40VL35Nci.eoPL9s1.85Cl1.80Aii.piAs2 0SeZOOBr1.55Kr1532 2Te12012 15坯2 18解析

10、此題考查學(xué)生對(duì)原子序數(shù)、核電荷數(shù)、電荷數(shù)及周期表中元素的相對(duì)位置和粒子半 徑的遞變規(guī)律的理解和掌握。由aAn+、bB（n+1）+、cCn、dD（n+1）均具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，可知A B在同一周期，C、D在同一周期，且 C、D在A、B的上一周期；由 B的電荷比A高,知B在A的右邊；由C的電荷比D高，知C在D的右邊。其位置關(guān)系如下表所示。對(duì)于A,原子半徑應(yīng)改為 A>B> D> C ;對(duì)于B,原子序數(shù)b>a> c> d正確；對(duì)于C,離子半徑應(yīng)改 為D> C> A> B；對(duì)于D,金屬性應(yīng)改為 A> B;非金屬性D> C正確。答案為B。

11、DC.aB例3 A B、C、D E是原子序數(shù)依次增大的五種短周期元素，其原子半徑按DEBCA勺順序依次減小，且B和E同主族。下列推斷不正確的是（）A. A、B、D一定在不同周期B . A、D可能在同一主族C. D B、C原子的最外層電子數(shù)依次增多D . C的最高價(jià)氧化物的水化物可能顯堿性 解析此題考查學(xué)生對(duì)周期表結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和周期表中存在的半徑變化規(guī)律知識(shí)的掌握情況。短周期只有前 3周期，由A B、C、D E是原子序數(shù)依次增大及 B和E同主族可確定 BE的相對(duì)位置，若B在第2周期則E在第3周期；由原子半徑按 DEBCA勺順序依次減小知 A 與B在不同周期，則 A只能在第一周期、第 1主族，是氫；

12、D的原子半徑比E大，D與E同 周期，且D在E的左邊某一族內(nèi)，可能與 A同族；C的原子序數(shù)比B大，原子半徑比 B小， C與B同周期，C在B的右邊某族，C一定在鈹之后，不可能是金屬，所以，C的最高價(jià)氧化物的水化物不可能顯堿性。只有D選項(xiàng)是不正確的。相對(duì)位置如下：A （氫）(B)B (C)C(C)(D)D (E)E例4已知兩元素A與B的原子序數(shù)分別為 a、b,且原子半徑 B>A則a與b的相對(duì)大小關(guān)系是（A . a 一定大于bB. a 一定小于bC.若元素A B在同一周期，則a一定大于bD.若元素A B不在同一周期，則 a 一定大于b解析考綱要求考生“掌握同一周期（同一主族）內(nèi)元素性質(zhì)（如：原子

13、半徑、化合價(jià)、單質(zhì)及其化合物性質(zhì)）的遞變規(guī)律與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系”。該題考查考生對(duì)元素周期 B（原子半徑）的 理解和歸納推理能力。分析題干時(shí)，了解到原子序數(shù)與原子半徑之間有一定的關(guān)系， 因此原 子半徑在元素周期表中的規(guī)律性變化是解題的切入點(diǎn)。根據(jù)元素周期律可知，在同一周期，隨原子序數(shù)遞增，原子半徑逐漸減小B>A所以原子序數(shù)a>b，所以選項(xiàng)B>A時(shí)，原子序數(shù)b>ao所以兩種情況都有可能，A、B、（0族元素不考慮），若元素 A B同周期，而原子半徑 C正確。若在同一主族，從上到下，原子半徑逐漸增大，而原子序數(shù)也增大，即當(dāng)原子半徑D選項(xiàng)不正確。答案為 Co【針對(duì)訓(xùn)練比較下列粒子的半徑大小1.Na+Cl + 2. H H3. H +Li+4. Na Al3+25.0F6.K _Mg7.CF8.Cl Br9.F Cl 2+10.Mg Mg11. ClCl12. Fe3+2+Fe13.S2 Ca 2+2 14.ONe答案：1.Na+ v