一、原子半徑
- 意義:
- 非金屬原子的共價半徑 (covalent radius):例如 Cl 原子的共價半徑為 133 pm。
- 金屬的金屬半徑 (metallic radius):例如 鈉的金屬半徑為 143 pm。
- 凡得瓦半徑 (Van der Waals radius):分子晶體中兩分子間最短距離的一半。
- 應用:
例如 C 與 Cl 的共價半徑推算鍵長為 176 pm,與實測值 177 pm 接近。 - 規律性:
- 同一族:原子序愈大,半徑愈大 (Cs > Rb > K > Na;I > Br > Cl > F)。
- 同一週期:由左至右半徑遞減 (Na > Mg > Al)。
原因:原子序愈大,電子殼層數相同,因原子核對價電子的引力愈大,且核電荷增加的引力大於電子增加的斥力,故半徑愈小。
二、離子半徑
- 同一元素:電子數愈多,半徑愈大。
- 陽離子:失去電子 → 半徑縮小 (Fe > Fe2+ > Fe3+)。
- 陰離子:得到電子 → 半徑增大 (Cl - > Cl)。
- 不同元素
- 同一族:同電荷數 → 半徑隨原子序遞增 (Li+ < Na+ < K+ < Rb+ < Cs+)。
- 等電子數離子:質子數愈大,半徑愈小 (Al3+ < Mg2+ < Na+ < F- < O2-)。
| 族別 | 原子半徑 (pm) | 離子半徑 (pm) |
|---|---|---|
| Li | 152 | Li+: 58 |
| Na | 186 | Na+: 102 |
| K | 235 | K+: 138 |
| Rb | 250 | Rb+: 152 |
| Cl | 99 | Cl-: 181 |
| Br | 114 | Br-: 196 |
| I | 133 | I-: 220 |
三、原子半徑與離子半徑規律總結
- 同一族:由上往下遞增 (Cs > Rb > K > Na)。
- 同一週期:由左往右遞減 (Na > Mg > Al)。
- 同元素:陽離子半徑減小,陰離子半徑增大。
- 等電子數離子:質子數愈多,半徑愈小 (Al3+ < Mg2+ < Na+ < F- < O2-)。