高中化学粒子半径大小例析

时间:2022-02-08 10:18:05

高中化学粒子半径大小例析

一、核外电子排布相同的原子或离子比较

核外电子排布相同,粒子半径的大小决定于核电荷数,核电荷数越大,对最外层电子的吸引力就越大,粒子半径就越小。如:r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)例题1已知均为短周期元素形成的简单离子aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的电子层结构,则下列叙述正确的是()A.原子半径:A>B>C>DB.原子序数:d>c>b>aC.离子半径:C>D>B>AD.单质还原性:A>B>D>C在上面的题目中,aA2+、bB+、cC3-、dD-都是短周期元素,其原子序数不会超过18,因而它们都是主族元素。由于它们的电子层结构相同,因而C、D位于A、B的上周期,为非金属元素且原子序数为d>c,A、B为金属元素,且原子序数为a>b,因而四种元素的原子序数为a>b>d>c;A、B由于在C、D的下周期,又是原子半径较大的金属元素,因而A、B的原子半径肯定比C、D的原子半径大,由同周期元素原子半径的递变规律知,r(B)>r(A)>r(C)>r(D);电子层结构相同的离子,核电荷越大,半径越小,所以离子半径由大到小为C>D>B>A。单质中同周期的A、B为金属元素,A原子序数大于B,所以还原性为B>A。另一周期非金属元素,C的原子序数小于D,C的还原性大于D。因此正确答案是C。如果比较离子半径的大小,上一周期元素形成的阴离子与下一周期元素形成的阳离子,核外电子排布相同,其半径大小规律可以归纳为:阴上阳下,径小序大。

二、同周期元素的原子或离子(稀有气体除外)比较

同周期元素的原子电子层数都相同,而阴离子(或阳离子)具有相同的核外电子排布,所以其主要决定因素是核电荷数。核电荷数越大,原子核对最外层电子的吸引力越大,半径越小。如:第三周期元素,原子半径:r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)离子半径:r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+);r(P3-)>r(S2-)>r(Cl-)例题2已知aAn+、bB(n+1)+、cCn-、dD(n+1)-均为同一周期的主族元素形成的简单离子。则下列叙述正确的是()A.原子半径:C>D>A>BB.原子序数:c>d>b>aC.离子半径:D>C>B>AD.单质还原性:A>B>C>D在上面题目中,由于A、B、C、D均为同周期的主族元素,结合所带电荷,可知在周期表中从左到右的顺序是A、B、D、C,可见A、D错误,B正确。An+、B(n+1)+比Cn-、D(n+1)-少一个电子层,所以An+、B(n+1)+半径小,又因An+、B(n+1)+的电子层排布相同,而a<b,所以An+半径较大。同理,D(n+1)-半径比Cn-大,所以离子半径:D>C>A>B,正确答案为B。

三、同主族元素的原子或离子比较

同一主族的元素的原子,最外层电子数相同,其原子或离子核外电子排布相似,核电荷数和电子层数不同。随着核电荷数的递增,电子层数逐渐增加,这成为影响原子或离子半径大小的主要因素,自上而下半径依次增大。如IA族元素,原子半径r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs);离子半径r(Li+)<r(Na+)<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+)。例题3下列说法正确的是()A.Xm+和Yn-与氖的电子层结构相同,原子半径前者大于后者B.NaF和MgI2中阳离子与阴离子半径比较,前者小于后者C.16O和18O原子的核外电子数,前者大于后者D.PH3和H2S的稳定性,前者大于后者在上面的题目中,由于Xm+和Yn-与氖的电子层结构相同,所以可知X是第三周期金属元素,Y是第二周期非金属元素,用第二周期金属元素或第三周期非金属元素作参照,即可得原子半径X>Y,A正确。据同周期元素的原子或离子比较规律可知r(Na+)>r(Mg2+),根据同主族元素的原子或离子比较规律可知,r(F-)<r(I-)。所以阳离子与阴离子半径比较,前者小于后者,B正确。同位素原子核外电子数相同,C错误,同周期元素核电荷数越大,非金属性越强,气态氢化物的稳定性就越强,D错误。因此正确答案是AB。当然,在比较粒子半径大小时,应该综合各种因素来考虑。电子层数越多,不代表粒子半径越大。一般情况下,电子层数多的阴离子半径一定大于电子层数少的阴离子半径,但反之不一定成立。

参考文献:

[1]精英化学编写组.精英化学提高读本[M].北京:世界图书出版公司,2011.

[2]洛朗•拉瓦锡.化学基础论[M].北京:北京大学出版社,2008.

作者:高宇轩 单位:山东省广饶县第一中学