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8.3: 离子半径
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8.3: 离子半径

离子半径是用来描述离子大小的度量。阳离子总是具有比母原子更少的电子和相同数量的质子。它比它所衍生的原子小。例如,铝原子的共价半径(1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 1 )是118 pm ,而Al 3 + (1 s 2 2 s 2 2 p 6 )是68 pm。当电子从外价壳中移出时,占据较小壳的其余核心电子会经历更大的有效核电荷 Z eff ,并且被拉得更靠近原子核。 >

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。 阴离子(负离子)是通过向原子的价态壳中添加一个或多个电子而形成的。这导致电子之间的排斥力更大,每个电子的 Z eff 减小。两种效应(电子数量的增加和 Z eff 的减小)都导致阴离子的半径大于母原子的半径。例如,硫原子([Ne] 3 s 2 3 p 4 )的共价半径为104 pm,而硫化物阴离子的离子半径([Ne] 3 s 2 3 p 6 )是170 pm。对于连续向下进入任何基团的元素,阴离子具有较大的主量子数,因此具有较大的半径。

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。

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