高中化學(xué)粒子半徑大小例析
時間:2022-02-08 10:18:05
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一、核外電子排布相同的原子或離子比較
核外電子排布相同,粒子半徑的大小決定于核電荷數(shù),核電荷數(shù)越大,對最外層電子的吸引力就越大,粒子半徑就越小。如:r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)例題1已知均為短周期元素形成的簡單離子aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的電子層結(jié)構(gòu),則下列敘述正確的是()A.原子半徑:A>B>C>DB.原子序數(shù):d>c>b>aC.離子半徑:C>D>B>AD.單質(zhì)還原性:A>B>D>C在上面的題目中,aA2+、bB+、cC3-、dD-都是短周期元素,其原子序數(shù)不會超過18,因而它們都是主族元素。由于它們的電子層結(jié)構(gòu)相同,因而C、D位于A、B的上周期,為非金屬元素且原子序數(shù)為d>c,A、B為金屬元素,且原子序數(shù)為a>b,因而四種元素的原子序數(shù)為a>b>d>c;A、B由于在C、D的下周期,又是原子半徑較大的金屬元素,因而A、B的原子半徑肯定比C、D的原子半徑大,由同周期元素原子半徑的遞變規(guī)律知,r(B)>r(A)>r(C)>r(D);電子層結(jié)構(gòu)相同的離子,核電荷越大,半徑越小,所以離子半徑由大到小為C>D>B>A。單質(zhì)中同周期的A、B為金屬元素,A原子序數(shù)大于B,所以還原性為B>A。另一周期非金屬元素,C的原子序數(shù)小于D,C的還原性大于D。因此正確答案是C。如果比較離子半徑的大小,上一周期元素形成的陰離子與下一周期元素形成的陽離子,核外電子排布相同,其半徑大小規(guī)律可以歸納為:陰上陽下,徑小序大。
二、同周期元素的原子或離子(稀有氣體除外)比較
同周期元素的原子電子層數(shù)都相同,而陰離子(或陽離子)具有相同的核外電子排布,所以其主要決定因素是核電荷數(shù)。核電荷數(shù)越大,原子核對最外層電子的吸引力越大,半徑越小。如:第三周期元素,原子半徑:r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)離子半徑:r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+);r(P3-)>r(S2-)>r(Cl-)例題2已知aAn+、bB(n+1)+、cCn-、dD(n+1)-均為同一周期的主族元素形成的簡單離子。則下列敘述正確的是()A.原子半徑:C>D>A>BB.原子序數(shù):c>d>b>aC.離子半徑:D>C>B>AD.單質(zhì)還原性:A>B>C>D在上面題目中,由于A、B、C、D均為同周期的主族元素,結(jié)合所帶電荷,可知在周期表中從左到右的順序是A、B、D、C,可見A、D錯誤,B正確。An+、B(n+1)+比Cn-、D(n+1)-少一個電子層,所以An+、B(n+1)+半徑小,又因An+、B(n+1)+的電子層排布相同,而a<b,所以An+半徑較大。同理,D(n+1)-半徑比Cn-大,所以離子半徑:D>C>A>B,正確答案為B。
三、同主族元素的原子或離子比較
同一主族的元素的原子,最外層電子數(shù)相同,其原子或離子核外電子排布相似,核電荷數(shù)和電子層數(shù)不同。隨著核電荷數(shù)的遞增,電子層數(shù)逐漸增加,這成為影響原子或離子半徑大小的主要因素,自上而下半徑依次增大。如IA族元素,原子半徑r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs);離子半徑r(Li+)<r(Na+)<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+)。例題3下列說法正確的是()A.Xm+和Yn-與氖的電子層結(jié)構(gòu)相同,原子半徑前者大于后者B.NaF和MgI2中陽離子與陰離子半徑比較,前者小于后者C.16O和18O原子的核外電子數(shù),前者大于后者D.PH3和H2S的穩(wěn)定性,前者大于后者在上面的題目中,由于Xm+和Yn-與氖的電子層結(jié)構(gòu)相同,所以可知X是第三周期金屬元素,Y是第二周期非金屬元素,用第二周期金屬元素或第三周期非金屬元素作參照,即可得原子半徑X>Y,A正確。據(jù)同周期元素的原子或離子比較規(guī)律可知r(Na+)>r(Mg2+),根據(jù)同主族元素的原子或離子比較規(guī)律可知,r(F-)<r(I-)。所以陽離子與陰離子半徑比較,前者小于后者,B正確。同位素原子核外電子數(shù)相同,C錯誤,同周期元素核電荷數(shù)越大,非金屬性越強,氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性就越強,D錯誤。因此正確答案是AB。當(dāng)然,在比較粒子半徑大小時,應(yīng)該綜合各種因素來考慮。電子層數(shù)越多,不代表粒子半徑越大。一般情況下,電子層數(shù)多的陰離子半徑一定大于電子層數(shù)少的陰離子半徑,但反之不一定成立。
參考文獻:
[1]精英化學(xué)編寫組.精英化學(xué)提高讀本[M].北京:世界圖書出版公司,2011.
[2]洛朗•拉瓦錫.化學(xué)基礎(chǔ)論[M].北京:北京大學(xué)出版社,2008.
作者:高宇軒 單位:山東省廣饒縣第一中學(xué)