高中化学粒子半径大小例析

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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