2原子半径的分类

福建省长乐华侨中学  张劲辉

         通常把核到最外层电子的平均距离定义为原子半径。根据量子力学，核外电子运动没有固定轨道，没有明确的界限，只有几率密度的分布，现代的科学技术还无法精确测定一个单独原子的半径，只能用实验方法，如X射线衍射法，测定出晶体中相同原子核间距离，或用同核双原子分子键长，被2相除得出。不同元素原子有不同的存在形式，就是同一元素的原子也可能形成不同化学键的分子和晶体。因而不同元素的原子半径可能表现形式不同，就是同一元素的原子半径也可能有不同形式。根据测定方法的不同，通常有3种原子半径：

①金属半径：

金属晶体中相邻两金属原子核间距离的一半，称做该元素原子的金属半径，如铜的金属半径r金＝127.8pm。

②共价半径：

同种元素的两原子以共价键结合时，其共价键键长的一半称做该元素原子的共价半径，符号表示为 pm 或 Å，其数值与几重键结合有关，如碳原子的共价半径r共，单键时为77pm，双键时为67pm，三键时为60pm。金属元素原子在一定条件下也可形成共价的双原子分子，金属元素原子也有共价半径，如铜的共价半径r_共为117pm。由于形成共价键时，总会发生原子轨道重叠，通常同一金属元素的金属半径比其单键共价半径要大10%～15%。同周期元素的单键共价半径的变化规律为从左至右逐渐缩小，可认为是原子核对电子引力增大的缘故。

③ 范氏半径：

 (范德华氏半径的简称) 非金属元素和有些金属元素所形成的分子间或稀有气体单原子分子间靠分子间力 (范德华力) 相互吸引，其不同分子中两个相同原子核间距离的一半，称做该元素原子的范氏半径，如氯原子的范氏半径r_范为181pm。如图所示，表示了氯原子的共价半径和范氏半径。

原子半径数据只有相对的、近似的意义，而且同一元素的不同半径，数值不同(r_范>r_金>r_共)，而且相差较大。使用时不要同时用不同半径的数据。在一般的资料里，金属元素有金属半径和共价半径的数据，非金属元素则有共价半径和范氏半径的数据，稀有气体只有范氏半径的数据。

而离子半径是表示离子大小的一个物理量。现代测试手段还不能直接量取正负离子球体的半径。一般所说的离子半径是：离子晶体中正负离子的核间距离是正负离子的半径之和。正负离子的核间距为d，则d=r₊+r_—。数值d可通过晶体的X射线衍射分析实验测得。并以氟离子F^—半径=133pm，或氧离子O^2—半径=132pm作为标准，然后再推算出其他离子半径。如实验测得的氟化钠的d=230pm，则Na⁺的半径是230-133=97pm。离子半径的大小还要受离子化合物构型的影响。一般以氯化钠构型的半径作为标准，即以配位数为6作标准 (在每一个钠离子周围直接连有6个氯离子，反之亦然。将与钠离子或氯离子直接相连的带异电荷的离子数称为配位数)。如离子实际配位数为8，则半径值应增加约3%，若配位数为4，则半径值应下降约5%，在周期表各族中，离子半径一般随原子序数的递增而增大。同一周期中，阳离子的电荷数越大，它的半径越小，阴离子的电荷数越大，它的半径越大。当原子失去电子变成阳离子时，半径要缩小，如钠原子的半径为137pm，而钠离子半径是97pm。当原子得到电子变成阴离子时半径要增大，例如氯原子的半径是99pm，而氯离子的半径是181pm。若同一元素能形成几种不同电荷的离子时，高价离子的半径小于低价离子的半径。例如Fe²⁺离子半径是74pm，Fe³⁺离子半径是64pm。负离子的半径较大，约为130～250pm，正离子半径较小，约为10～170pm。

参考文献

1吴永仁 主编.中国中学教学百科全书·化学卷.沈阳：沈阳出版社.1990.第38页.

2吴永仁 主编.中国中学教学百科全书·化学卷.沈阳：沈阳出版社.1990.第42-43页.

3http://hi.baidu.com/hongshijie/blog/item/eea484c88f9305127f3e6fed.html.

4无机化学.上册/北京师范大学无机化学教研室等编.—4版.—北京：高等教育出版社.2002.8（2005重印）高等师范化学系本科教材 ISBN 7-04-010768-6.