原子半徑 Atomic Radius

化學原理啟迪338

1.     就像原子軌域的大小沒有辦法精確劃定出來，我們也無法精確地指出原子的大小到底是多少。為了大概瞭解原子的半徑，我們想出一個不太完美的辦法，透過測量化合物的原子們彼此之間的距離，推算出原子的半徑。

Kodaly: Hary Janos - Intermezzo (solo-cimbalom)

2.     舉例來說，溴分子由2個溴原子組成，溴分子的2個原子核之間的距離是228pm；溴原子的半徑就是這段距離的一半，114pm。

3.     下表是用這個方法測量出來的原子半徑：

4.     用測量化合物的原子們彼此之間的距離，推算出原子的半徑被稱為共價的原子半徑covalent atomic radii。

5.     用化合物的原子之間的距離計算出來的原子半徑，比用單獨一顆原子其90%電子出現範圍計算出來的原子半徑，來得小，因為原子彼此鍵結時，它們的電子雲會重疊。

6.     不過，從共價鍵計算而得的原子半徑，仍可用來觀察各元素原子半徑的趨勢。金屬的原子半徑來自於固體的金屬晶體，從固體金屬原子之間的距離計算出原子半徑。

7.     觀察各元素的共價原子半徑可發現一個趨勢，同一個週期的元素從左到右，原子半徑逐漸減少。為什麼會這樣？因為同一週期的元素從左到右，原子核的有效核電荷逐漸增加。這代表同一週期的元素，愈靠近右邊的元素，價電子更受原子核的吸引靠近，也因此減少的原子的體積。

8.     元素符號表同一行的元素/同一族的元素由上到下，原子半徑逐漸增加，這是因為電子的主量子數/能階由上而下逐漸增加。

9.     【例題】預測以下離子的半徑趨勢：鈹Be²⁺、鎂Mg²⁺、鈣Ca²⁺和鍶Sr²⁺。

【解題】鈹Be²⁺、鎂Mg²⁺、鈣Ca²⁺和鍶Sr²⁺這幾個離子都是2A族元素移走2顆電子而成的。從鈹到鍶，電子的主量子數愈來愈大，也因此半徑愈來愈大，半徑由小而大的順序是：Be²⁺＞Mg²⁺ ＞Ca²⁺＞Sr²⁺

n   翻譯編寫Steven S. Zumdahl 《Chemical Principles》；圖片來源／Chemit.co.uk、Quia.com