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离子半径

离子半径是对晶格中离子大小的一种量度,通常以皮米(pm)或埃(Å)为单位,具体数值在30pm(0.3Å)到200pm(2Å)之间。离子半径受多种因素影响,包括配位数、自旋态和其他因素。

Pauling半径:

Pauling利用五个晶体核间距离的数据(Li2O、NaF、KCl、RbBr、CsI),将氧的半径定为140pm,并通过半经验方法推出大量离子半径数据。他发现离子的大小由其最外层电子排布决定,而最外层电子排布与有效核电荷成反比,有效核电荷等于核电荷(Z)减去屏蔽常数(σ)。

Shannon半径:

Shannon等人在1976年对晶体数据进行了校对,并公布了一份修订版的离子半径数据,其中部分数据保留了Pauling的140pm作为其他离子半径的基础,另一部分数据则以126pm作为基础,后者被认为更接近离子晶体中准确的正负离子相对大小。

离子半径的计算:

离子半径可以通过X射线衍射法测定核间距(d),核间距可以看作是相邻两个离子半径之和,即d = r+ + r-。戈德施米特(Goldschmidt)以光学法测得的F-和O2-半径为基础,计算其他离子半径。

影响因素:

离子半径不仅受晶格结构的影响,还受离子电荷、电子构型等因素的影响。例如,正离子的电子层构型(如8电子构型、18电子构型等)会显著影响其化学性质和化合物性质。

周期性变化:

在同一周期中,离子半径通常随原子序数的增大而减小。这是因为原子失去或获得电子后,电子云的收缩或膨胀导致离子半径的变化。

总结:

离子半径是描述离子在晶体结构中大小的重要参数,其数值受多种因素影响,包括配位数、自旋态、离子电荷和电子构型等。Pauling和Shannon分别提供了两组不同的离子半径数据,这些数据在理解和预测离子化合物的性质方面具有重要应用。

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