原子半径
原子半径的定义
范德华半径
晶体中,没有成键而是通过范德华力结合的两原子,其核间距的一半即为范德华半径(又称范氏半径)。
离子半径
离子键长等于两离子半径的加和。
金属半径
金属晶体中,相邻金属原子核间距一半即为金属半径。
玻尔半径
由玻尔原子模型推测的最低能量电子轨道的半径。
原子半径的周期性
原子半径在同一元素周期内从左到右递减,在同一族内从上到下递增。造成这种现在的部分原因是电子的分布不是完全自由的。原子内部的电子按照电子层排列,每个电子层只能容纳固定数量的电子。元素周期表的每个一新的周期和一个新的电子层对应,离原子核也越来越远。
原子核的电荷是另一个和原子半径相关的重要因素,随着原子序数Z的增加,原子核电荷增加。原子核的电荷是正的,吸引负电子。在一个元素周期内,原子核的电荷增加,而新增加的电子在同一层里,导致电子层的半径减小,从而影响到原子半径的减小。
遮蔽效应也是重要因素。内层电荷对外层电荷的排斥力,将外层电荷“向外推”。
原子半径的主要三个因素可以总结如下:
原子半径的获得方法
测量宏观物质
原子半径可通过测量固体单质的密度,计算出1 mol物质的体积,再除以阿伏伽德罗常数,便可粗略的获得原子半径。
量子力学
由原子的核电荷数,电子数,电子云分布状况等,给出原子半径的定义。
测定结构
测定原子形成各种分子或固体后的核间距。同种原子,核间距除以2,即可获得相应的原子半径;异种原子,由已知一种原子半径,可计算出另一种原子半径。 大多数书籍所附的原子半径,由此法测出。
传统方法测量的原子半径
下表为传统方法测量的原子半径,单位皮米,误差为5皮米。
参考: J.C. Slater, 《化学物理期刊》(J. Chem. Phys) 1964, 41, 3199.
通过计算得到的原子半径
下表为通过计算得的原子半径,单位皮米。
参考: E. Clementi, D.L.Raimondi, 和 W.P. Reinhardt, 《化学物理期刊》(J. Chem. Phys) 1963, 38, 2686.
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