8.3: 离子半径

带较大电荷的阳离子比带较小电荷的阳离子小（例如V ^{2 +} 的离子半径为79 pm，而V ^{3 +} 的离子半径为64下午）。从元素周期表的各组开始，具有相同电荷的连续元素的阳离子通常具有较大的半径，这对应于主量子数 n 的增加。

具有相同电子构型的原子和离子被称为等电子。等电子物种的例子是N ³ ，O ² ，F ^＆s ，Ne，Na ⁺ ， Mg ^{2 +} 和Al ^{3 +} （1 s ² 2 s < sup> 2 2 p ⁶ ）。另一个等电子系列是P ³ ，S ^2＆ndash; ，Cl ^＆ndash; ，Ar，K ⁺ ，Ca ^{2 +} 和Sc ^{3 +} （[Ne] 3 s ² 3 p ⁶ ）。对于等电子原子或离子，质子的数量决定大小。核电荷越大，一系列等电子离子和原子的半径越小。

本文改编自 OpenStax 化学 2e ，第6.5节：元素属性的周期性变化。

一个离子的半径为阳离子或阴离子的半径，被定义为离子化合物中离子与离子之间的距离。阳离子比母原子还更小，然而阴离子则比母原子更大。与原子半径相同，定义下离子半径为电子数，保持其价电子的轨道，及核电荷所决定。以锂为例，其有一个氨核的电子组态和 一个一个最外层2s电子。2s电子与核电荷之间 被两个1s电子屏蔽，并导致152皮米的原子半径。当锂失去最外侧的2s电子，而得到锂阳离子，与母原子相比。其拥有较少的电子但相同数量的质子。两个1s上的电子比起2s 上的电子被原子核抓得更紧，因为它们正承受比2s电子所接受的还更强烈的核电荷。因此，锂阳离子的离子半径为60皮米，其比母原子还要小很多。这样的趋势能在所有金属阳离子 与其母原子中被观察到。相对的，阴离子比母原子还大。当氟原子接受一个电子，其增加了一个最外层的电子，但是质子的数量保持不变，因核电荷保持不变。增加的电子—电子排斥力的增加导致 电子散布于空间中更多。因此氟阴离子半径为136皮米，其比母原子大许多。总体而言，随着主能阶的增加，s和p区元素的离子半径向下 增加因而轨道数的增加。那假设一组原子和离子拥有 相同数量的电子呢？它们被称为等电子序列，可以通过增加原子序数来排序。所示的等电子序列的每个成员具有 18个电子。但是，它们的质子数不同。硫化物离子具有16个质子吸引18个电子，而钙离子具有20个质子吸 引相同的电子。因此，具有更多的质子，钙可以将电子拉到比硫化物更靠近核的位置，从而导致钙离子小于硫化物离子。核电荷越大，半径越小，虽然添加电子壳会破坏这种趋势。尽管，在该系列中，硫化物是最大的离子，而钙是最小的离子。