高中化學粒子半徑大小的比較例析

摘 要：粒子半徑大小的比較常以選擇題或者填空題的形式出現。粒子半徑的大小決定于粒子結構。一般情況下，粒子半徑的大小受核電荷數、電子層數、電子數三個因素影響。要比較粒子半徑的大小，應從粒子的結構出發，比較其其他因素相同或相似的情況下，一個因素的不同而引起的變化。

關鍵詞：粒子半徑；大小；比較

粒子半徑大小的比較在高中化學中是一個常用常考的知識點，特別是在晶體的性質的比較中顯得尤為重要。近幾年高考中該知識點常以選擇題或者填空題的形式出現。粒子半徑的大小決定于粒子結構。一般情況下，粒子半徑的大小受核電荷數、電子層數、電子數三個因素影響。要比較粒子半徑的大小，應從粒子的結構出發，比較其其他因素相同或相似的情況下，一個因素的不同而引起的變化。下面結合具體的例子，談一下高中化學粒子半徑大小比較的規律。

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，核電荷數越大，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構，則下列敘述正確的是（ ）

A. 原子半徑：A>B>C>D

B. 原子序數：d>c>b>a

C. 離子半徑：C>D>B>A

D. 單質還原性：A>B>D>C

在上面的題目中，aA2+、bB+、cC3-、dD-都是短周期元素，其原子序數不會超過18，因而它們都是主族元素。由于它們的電子層結構相同，因而C、D位于A、B的上周期，為非金屬元素且原子序數為d>c，A、B為金屬元素，且原子序數為a>b，因而四種元素的原子序數為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律知，r（B）>r（A）>r（C）>r（D）；電子層結構相同的離子，核電荷越大，半徑越小，所以離子半徑由大到小為C>D>B>A。單質中同周期的A、B為金屬元素，A原子序數大于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。核電荷數越大，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>B

B. 原子序數：c>d>b>a

C. 離子半徑：D>C>B>A

D. 單質還原性：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aC>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，最外層電子數相同，其原子或離子核外電子排布相似，核電荷數和電子層數不同。隨著核電荷數的遞增，電子層數逐漸增加，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）

例題3 下列說法正確的是（ ）

A. Xm+和Yn-與氖的電子層結構相同，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，前者大于后者

D. PH3和H2S的穩定性，前者大于后者

在上面的題目中，由于Xm+和Yn-與氖的電子層結構相同，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。據同周期元素的原子或離子比較規律可知r（Na+）>r（Mg2+），根據同主族元素的原子或離子比較規律可知，r（F-）

當然，在比較粒子半徑大小時，應該綜合各種因素來考慮。電子層數越多，不代表粒子半徑越大。一般情況下，電子層數多的陰離子半徑一定大于電子層數少的陰離子半徑，但反之不一定成立。

參考文獻：

[1]精英化學編寫組.精英化學提高讀本[M].北京：世界圖書出版公司，2011.

[2]洛朗·拉瓦錫.化學基礎論[M].北京：北京大學出版社，2008.

作者簡介：高宇軒，山東省東營市，山東省廣饒縣第一中學。