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离子半径

离子半径是描述离子大小的参数。取决于离子所带电荷、电子分布和晶体结构型式。设r阳为阳离子半径,r阴为阴离子半径。r阳+r阴=键长。r阳/r阴与晶体类型有关。可从键长计算离子半径。一般采用Goldschmidt半径和Pauling半径,皆是NaCl型结构配位数为6的数据。Shannon考虑了配位数和电子自旋状态的影响,得到两套最新数据,其中一套数据,参考电子云密度图,阳离子半径比传统数据大14pm,阴离子小14pm,更接近晶体实际。

离子半径反映离子大小的一个物理量。离子可近似视为球体,离子半径的导出以正、负离子半径之和等于离子键键长这一原理为基础,从大量X射线晶体结构分析实测键长值中推引出离子半径。离子半径的大小主要取决于离子所带电荷和离子本身的电子分布,但还要受离子化合物结构型式(如配位数等)的影响,离子半径一般以配位数为6的氯化钠型晶体为基准,配位数为8时,半径值约增加3% ;配位数为4时,半径值下降约5%。负离子半径一般较大,约为1.3~2.5埃;正离子半径较小,约为0.1~1.7埃。根据正、负离子半径值可导出正、负离子的半径和及半径比,这是阐明离子化合物性能和结构型式的两项重要因素。

例如:Na+在配位数为4、6、8、9、12时,离子半径分别是99、102、118、124、139 pm;O2-离子的半径在配位数为2、6、8时,离子半径分别为121、140、142 pm等。

(1)同一元素的微粒,电子数越多,半径越大。如钠原子>钠离子,氯原子<氯离子;

(2)同一周期内元素的微粒,阴离子半径大于阳离子半径。如氧离子>锂离子;

(3)同类离子与原子半径比较相同。如钠离子>镁离子>铝离子,氟离子<氯离子<溴离子;

(4)具有相同电子层结构的离子(单核),核电荷数越小,半径越大。如氧离子>氟离子>钠离子>镁离子>铝离子 硫离子>氯离子>钾离子>钙离子;

(5)同一元素高价阳离子半径小于低价阳离子半径,又小于金属的原子半径。如铜离子<亚铜离子<铜原子 负二价硫>硫原子>四价硫>六价硫。 [1]

通过 一射线晶体分析的方法 ,可以测定阴阳离子之间的距离, 由离子间距离,相同类型电子结构的离子, 由几种晶体,不同的正负离子的接触情况,就可算出离子半径值。鲍林曾从另一角度研究过离子半径问题。离子半径由于配位数的不一样而有所不同,当配位数为a 时,以配位数为6 作标准可计算得: ra ,ra=

原子序数

元素名称

元素符号

离子半径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


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