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拉塞福-核子物理之父

原子半徑與離子半徑

一、原子半徑

  1. 意義:
    1. 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。
    2. 金屬的金屬半徑 (metallic radius):例如 鈉的金屬半徑為 143 pm。
    3. 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。
  2. 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。
  3. 規律性:
    1. 同一族:原子序愈大,半徑愈大 (Cs > Rb > K > Na;I > Br > Cl > F)。
    2. 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

  1. 同一元素:電子數愈多,半徑愈大。
    1. 陽離子:失去電子 → 半徑縮小 (Fe > Fe2+ > Fe3+)。
    2. 陰離子:得到電子 → 半徑增大 (Cl - > Cl)。
  2. 不同元素
    1. 同一族:同電荷數 → 半徑隨原子序遞增 (Li+ < Na+ < K+ < Rb+ < Cs+)。
    2. 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)
Li152Li+: 58
Na186Na+: 102
K235K+: 138
Rb250Rb+: 152
Cl99Cl-: 181
Br114Br-: 196
I133I-: 220

三、原子半徑與離子半徑規律總結

  1. 同一族:由上往下遞增 (Cs > Rb > K > Na)。
  2. 同一週期:由左往右遞減 (Na > Mg > Al)。
  3. 同元素:陽離子半徑減小,陰離子半徑增大。
  4. 等電子數離子:質子數愈多,半徑愈小 (Al3+ < Mg2+ < Na+ < F- < O2-)。

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