Monday, December 23, 2013

原子半径完全由电子决定,原子核的大小为是电子云的十万分之一。原子半径的周期性 值得注意的是原子核没有固定的位置,而电子云没有固定的边界。

原子半径完全由电子决定,原子核的大小为是电子云的十万分之一。值得注意的是原子核没有固定的位置,而电子云没有固定的边界。

原子半径[编辑]
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原子半径通常指原子的尺寸,并不是一个精确的物理量,并且在不同的环境下数值也不同。[1] 一个特定的原子的半径值和所选用的原子半径的定义相关,而在不同的环境下给原子半径不同定义比统一的定义更合适。
术语原子半径本身就有疑问:可能指一个自由原子的尺寸,或者可能用作原子(包括分子中的原子和自由原子)尺寸不同测量方式的一个笼统的术语。在下文中,这个术语还包括离子半径,主要是因为共价键和离子键区别不大。而原子的定义“能区分出化学元素的最小粒子”本身就比较含糊,包括了自由原子以及与其它相同或不同原子一起组成化学物的原子。[2]除了离子半径,其他可能指代的半径值包括玻尔半径,范德华半径,共价半径和金属半径等。
原子半径完全由电子决定,原子核的大小为是电子云的十万分之一。值得注意的是原子核没有固定的位置,而电子云没有固定的边界。
虽然有上述的困难,目前还是有很多的测量原子(包括离子)的方法,这些方法通常基于实验测量和计算方式的结合。目前普遍认为原子像一个球体,尺寸在30–300皮米之间,在元素周期表中的原子半径变化有规律可循,从而对元素的化学特性造成影响。


原子半径的周期性[编辑]

原子半徑在同一元素周期内從左到右遞减,在同一族内從上到下遞增。造成這種現在的部分原因是電子的分布不是完全自由的。原子内部的電子按照電子层排列,每個電子層只能容纳固定数量的電子。[3]元素周期表的每個一新的周期和一個新的電子層對應,離原子核也越來越遠。
原子核的電荷是另一個和原子半径相關的重要因素,随着原子序數Z的增加,原子核電荷增加。原子核的電荷是正的,吸引負電子。在一個元素周期内,原子核的电荷增加,而新增加的電子在同一層裡,導致電子層的半径减小,從而影響到原子半径的减小。
遮蔽效應也是重要因素。內層電荷對外層電荷的排斥力,將外層電荷「向外推」。
原子半径的主要三個因素可以總結如下:
因素原理隨……而增加傾向效果
電子層量子力學-原子半徑↑同一族的原子半徑從上而下增加
核電荷原子核質子對電荷的吸引力原子序數原子半徑↓同一周期的原子半徑從左而右減少
遮蔽效應內層電荷對外層電荷的排斥力電子層數目原子半徑↑減弱第二個因素

传统方法测量的原子半径[编辑]

下表为传统方法测量的原子半径,单位皮米,误差为5皮米。
族(纵向)123456789101112131415161718
周期 (横向)
1H
氢
25
He
氦
31
2Li
锂
145
Be
铍
105
B
硼
85
C
碳
70
N
氮
65
O
氧
60
F
氟
50
Ne
氖
38
3Na
钠
180
Mg
镁
150
Al
铝
125
Si
硅
110
P
磷
100
S
硫
100
Cl
氯
100
Ar
氩
71
4K
钾
220
Ca
钙
180
Sc
钪
160
Ti
钛
140
V
钒
135
Cr
铬
140
Mn
锰
140
Fe
铁
140
Co
钴
135
Ni
镍
135
Cu
铜
135
Zn
锌
135
Ga
镓
130
Ge
锗
125
As
砷
115
Se
硒
103
Br
溴
94
Kr
氪
88
5Rb
铷
235
Sr
锶
200
Y
钇
180
Zr
锆
155
Nb
铌
145
Mo
钼
145
Tc
锝
135
Ru
钌
130
Rh
铑
135
Pd
钯
140
Ag
银
160
Cd
镉
155
In
铟
155
Sn
锡
145
Sb
锑
145
Te
碲
140
I
碘
140
Xe
氙
108
6Cs
铯
260
Ba
钡
215
▲
镧
系
Hf
铪
155
Ta
钽
145
W
钨
135
Re
铼
135
Os
锇
130
Ir
铱
135
Pt
铂
135
Au
金
135
Hg
汞
150
Tl
铊
190
Pb
铅
180
Bi
铋
160
Po
钋
190
At
砹
127
Rn
氡
120
7Fr
钫
240
Ra
镭
215
△
锕
系
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Ds
鐽
Rg
錀
Cn
鎶
Uut
Uut
Fl
Fl
Uup
Uup
Lv
Lv
Uus
Uus
Uuo
Uuo
镧系元素▲La
镧
195
Ce
铈
185
Pr
镨
185
Nd
钕
185
Pm
钷
185
Sm
钐
185
Eu
铕
185
Gd
钆
180
Tb
铽
175
Dy
镝
175
Ho
钬
175
Er
铒
175
Tm
铥
175
Yb
镱
175
Lu
镥
175
锕系元素△Ac
锕
195
Th
钍
180
Pa
镤
180
U
铀
175
Np
錼
175
Pu
鈽
175
Am
鋂
175
Cm
锔
Bk
鉳
Cf
锎
Es
锿
Fm
镄
Md
钔
No
锘
Lr
铹
包含传统方法测量原子半径的元素周期表,单位皮米,误差5皮米。
参见元素周期表
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[编辑]

下表为通过计算得的原子半径,单位皮米。
族(纵向)123456789101112131415161718
周期 (横向)
1H
氢
53
He
氦
31
2Li
锂
167
Be
铍
112
B
硼
87
C
碳
67
N
氮
56
O
氧
48
F
氟
42
Ne
氖
38
3Na
钠
190
Mg
镁
145
Al
铝
118
Si
硅
111
P
磷
98
S
硫
88
Cl
氯
79
Ar
氩
71
4K
钾
243
Ca
钙
194
Sc
钪
184
Ti
钛
176
V
钒
171
Cr
铬
166
Mn
锰
161
Fe
铁
156
Co
钴
152
Ni
镍
149
Cu
铜
145
Zn
锌
142
Ga
镓
136
Ge
锗
125
As
砷
114
Se
硒
103
Br
溴
94
Kr
氪
88
5Rb
铷
265
Sr
锶
219
Y
钇
212
Zr
锆
206
Nb
铌
198
Mo
钼
190
Tc
锝
183
Ru
钌
178
Rh
铑
173
Pd
钯
169
Ag
银
165
Cd
镉
161
In
铟
156
Sn
锡
145
Sb
锑
133
Te
碲
123
I
碘
115
Xe
氙
108
6Cs
铯
298
Ba
钡
253
▲
镧
系
Hf
铪
208
Ta
钽
200
W
钨
193
Re
铼
188
Os
锇
185
Ir
铱
180
Pt
铂
177
Au
金
174
Hg
汞
171
Tl
铊
156
Pb
铅
154
Bi
铋
143
Po
钋
135
At
砹
Rn
氡
120
7Fr
钫
Ra
镭
△
锕
系
Rf
Db
Sg
Bh
Hs
Mt
Ds
鐽
Rg
錀
Cn
鎶
Uut
Uut
Fl
Fl
Uup
Uup
Lv
Lv
Uus
Uus
Uuo
Uuo
镧系元素▲La
镧
Ce
铈
Pr
镨
247
Nd
钕
206
Pm
钷
205
Sm
钐
238
Eu
铕
231
Gd
钆
233
Tb
铽
225
Dy
镝
228
Ho
钬
Er
铒
226
Tm
铥
222
Yb
镱
222
Lu
镥
217
锕系元素△Ac
锕
Th
钍
Pa
镤
U
铀
Np
錼
Pu
鈽
Am
鋂
Cm
锔
Bk
鉳
Cf
锎
Es
锿
Fm
镄
Md
钔
No
锘
Lr
铹
包含计算得到的原子半径的元素周期表,单位皮米。
参见元素周期表
参考: E. Clementi, D.L.Raimondi, 和 W.P. Reinhardt, 《化学物理期刊》(J. Chem. Phys) 1963, 38, 2686.

参考资料[编辑]

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