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離子半徑

鎖定
離子半徑是描述離子大小的參數。取決於離子所帶電荷、電子分佈和晶體結構型式。設r陽為陽離子半徑,r陰為陰離子半徑。r陽+r陰=鍵長。r陽/r陰與晶體類型有關。可從鍵長計算離子半徑。一般採用Goldschmidt半徑和Pauling半徑,皆是NaCl型結構配位數為6的數據。Shannon考慮了配位數和電子自旋狀態的影響,得到兩套最新數據,其中一套數據,參考電子雲密度圖,陽離子半徑比傳統數據大14pm,陰離子小14pm,更接近晶體實際。
中文名
離子半徑
外文名
ionic radius

離子半徑簡介

離子半徑信息介紹

離子半徑反映離子大小的一個物理量。離子可近似視為球體,離子半徑的導出以正、負離子半徑之和等於離子鍵鍵長這一原理為基礎,從大量X射線晶體結構分析實測鍵長值中推引出離子半徑。離子半徑的大小主要取決於離子所帶電荷和離子本身的電子分佈,但還要受離子化合物結構型式(如配位數等)的影響,離子半徑一般以配位數為6的氯化鈉型晶體為基準,配位數為8時,半徑值約增加3% ;配位數為4時,半徑值下降約5%。負離子半徑一般較大,約為1.3~2.5埃;正離子半徑較小,約為0.1~1.7埃。根據正、負離子半徑值可導出正、負離子的半徑和及半徑比,這是闡明離子化合物性能和結構型式的兩項重要因素。
例如:Na+配位數為4、6、8、9、12時,離子半徑分別是99、102、118、124、139 pm;O2-離子的半徑在配位數為2、6、8時,離子半徑分別為121、140、142 pm等。

離子半徑離子半徑大小的判斷方法

(1)同一元素的微粒,電子數越多,半徑越大。如鈉原子>鈉離子,氯原子<氯離子,亞鐵離子>鐵離子;
(2)同一週期內元素的微粒,陰離子半徑大於陽離子半徑。如氧離子>鋰離子;
(3)具有相同電子層結構的離子(單核),核電荷數越小,半徑越大。如氧離子>氟離子>鈉離子>鎂離子>鋁離子 硫離子>氯離子>鉀離子>鈣離子;
(4)同一元素高價陽離子半徑小於低價陽離子半徑,又小於金屬的原子半徑。如銅離子<亞銅離子<銅原子 負二價硫>硫原子>四價硫>六價硫。 [1] 

離子半徑離子半徑的測定

通過 一射線晶體分析的方法 ,可以測定陰陽離子之間的距離, 由離子間距離,相同類型電子結構的離子, 由幾種晶體,不同的正負離子的接觸情況,就可算出離子半徑值。鮑林曾從另一角度研究過離子半徑問題。離子半徑由於配位數的不一樣而有所不同,當配位數為a 時,以配位數為6 作標準可計算得: ra ,ra=
,n 為波恩指數( 配位數為12、8、6、4 時,相應除係數1.12、1.03、1.0、0.94 ), 但從實際數據回算,似乎並不完全符合公式。由離子半徑的定義及其值的確定可見, 實際存在的各元素離子形成的晶體與NaCI 型離子晶體有差別; X 一射線測定需要有結晶好的晶體,但往往有不少元素的離子晶體很難製備,或結晶不好,所以前人所提供的離子半徑值相互之間存在差異, 以及有些價態沒有離子半徑值就不足為奇了。 [2] 

離子半徑常見的離子半徑

原子序數
元素名稱
元素符號
離子半徑pm
3
Li
+1: 76
4
Be
+2: 45
5
B
+3:27
6
C
+4:16
7
N
−3:146
+3:16
+5:13
8
O
−2:140
9
F
−1:133
+7:8
11
Na
+1:102
12
Mg
+2:72
13
Al
+3:53.5
14
Si
+4:40
15
P
+3:44
+5:38
16
S
−2:184
+4:37
+6:29
17
Cl
−1:181
+5:12
+7:27
19
K
+1:138
20
Ca
+2:100
參考資料
  • 1.    奚幹卿. 離子半徑的研究[J]. 海南師範大學學報(自然科學版), 2001, 14(3):68-75.
  • 2.    趙學莊. 陽離子半徑的計算[J]. 化學學報, 1980(3):11-16.