離子半徑大小的比較規(guī)律

。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(jiàn)粒子半徑大小比較，規(guī)律如下：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(yáng)離子半徑小于相應(yīng)原子半徑。如+r(Cl—；同種元素不同r(Na)<r(Na)；陰離子半徑大于相應(yīng)原子半徑。如)>r(Cl)價(jià)態(tài)的離子，價(jià)態(tài)越高，離子半徑越小。如r(Fe)>r(Fe+3+—+)。2)>r(Fe)、r(H)>r(H)>r(H不同元素粒子半徑的比較：①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(yáng)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(yáng)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)<r(Cl)<r(Br)<r(I)，r(F—)<r(Cl—)<r(Br—)<r(I—)，r(Li+)<r（Na+）<r(K+)。③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：r(S2—)>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(guò)一種參照粒子進(jìn)行比較。如鋁原子和氧原子，可以通過(guò)硼原子轉(zhuǎn)換，r(Al)>r(B)>r(O)，也可以通過(guò)硫原子轉(zhuǎn)換，r(Al)>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(jiǎn)單陰、陽(yáng)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??；當(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??；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。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(shuō)，配位數(shù)高，半徑顯得大。常見(jiàn)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(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。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。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。-可編輯修改-。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(cè)得在不同的“分子”（實(shí)際是層狀的大分子）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—10-10m/2=1.88×10m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(jiàn)，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)，非金屬元素則有共價(jià)半徑和范氏半徑的數(shù)據(jù)，稀有氣體只有范氏半徑的數(shù)據(jù)。課本表里原子半徑數(shù)據(jù)除稀有氣體元素外，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、AlB．N、O、FC．P、Si、AlD．C、Si、P[解析]A中三元素同周期，核電荷數(shù)增大，原子半徑依次減??；B與A相類似，半徑依次減??；C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，C選項(xiàng)正確；D中Si原子半徑最大，故不符合題意。[例2]已知an+b（n+1）+cn—d（n+1）—均具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，關(guān)于ABCD四種元素的敘A、B、C、D述正確的是（）A.原子半徑A＞B＞C＞DB.原子序數(shù)b＞a＞c＞dC.離子半徑：D＞C＞B＞AD.金屬性B＞A；非金屬性D＞C[解析]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，-可編輯修改-。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。? D C??A B ?[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的順序依次減小，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的順序依次減小知 A與B在不同周期，則 A只能在第一周期、第 1主族，是氫； 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(chǎn)一定大于bB．a(chǎn)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(0族元素不考慮)，若元素A、B同周期，而原子半徑B>A，所以原子序數(shù)a>b，所以選項(xiàng)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B>A時(shí)，原子序數(shù)b>a。所以兩種情況都有可能，A、B、D選項(xiàng)不正確。答案為C。【針對(duì)訓(xùn)練比較下列粒子的半徑大小1.Na+Cl—2.H+H—3.H—Li+4.Na+Al3+2—F—6.KMg7.CF8.ClBr5.O9.F—Cl—10.Mg2+Mg11.ClCl—12.Fe3+Fe2+13.S2—Ca2+14.O2—Ne答案：1.Na+＜