高中化学粒子半径大小的比较例析

摘 要：粒子半径大小的比较常以选择题或者填空题的形式出现。粒子半径的大小决定于粒子结构。一般情况下，粒子半径的大小受核电荷数、电子层数、电子数三个因素影响。要比较粒子半径的大小，应从粒子的结构出发，比较其其他因素相同或相似的情况下，一个因素的不同而引起的变化。

关键词：粒子半径；大小；比较

粒子半径大小的比较在高中化学中是一个常用常考的知识点，特别是在晶体的性质的比较中显得尤为重要。近几年高考中该知识点常以选择题或者填空题的形式出现。粒子半径的大小决定于粒子结构。一般情况下，粒子半径的大小受核电荷数、电子层数、电子数三个因素影响。要比较粒子半径的大小，应从粒子的结构出发，比较其其他因素相同或相似的情况下，一个因素的不同而引起的变化。下面结合具体的例子，谈一下高中化学粒子半径大小比较的规律。

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>D

B. 原子序数：d>c>b>a

C. 离子半径：C>D>B>A

D. 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，其原子序數不会超过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>B

B. 原子序数：c>d>b>a

C. 离子半径：D>C>B>A

D. 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aC>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）

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-）

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.

作者简介：高宇轩，山东省东营市，山东省广饶县第一中学。