原子半径和离子半径.ppt

§3-6 原子和离子半径(radii of atoms and ion)
原子半径(atoms radii)
离子半径的计算方法
(calculating methods of ion radii)
本节思路:给出原子半径和离子半径的计算方法。
一、原子半径(atoms radii)
原因(reasons):
在晶体生长、半导体材料制备和陶瓷材料改性中经常掺杂些替代原子。掺杂替代原子,不仅要考虑原子的原子价,还必须考虑原子的尺寸,即原子的半径。
确定原子半径的因素:
原子核很小,确定原子半径的主要因素是核外电子云。
晶体中的原子,其电子云与孤立原子的电子云不同,而且同一种原子在不同结构中电子云的分布不同。因此,原子和离子的半径因晶体结构不同而异。
金属半径(metal radii)
对于金属结构,原子的半径称为金属半径。
金属半径为核间距的一半。
共价半径(covalent radii)
共价结合的晶体,原子的半径称为共价半径。
共价晶体,核间距的一半定义为共价半径。
范德瓦尔斯半径(Van Der Waals radii)
分子晶体中的原子半径称为范德瓦尔斯半径,它定义为:分子晶体中相邻分子间两个近邻的非成键原子之间核间距的一半。
二、离子半径的计算方法
(calculating methods of ion radii)
几种离子晶体最近邻离子的核间距(单位: )
,KF ,


这些差值都比较接近,它们的差异应是钠和钾离子的半径之差. 也就是说,离子似乎应有一个“确定”的尺寸.
人们已用不同的方法计算了大部分离子的半径,常采用的是高希米特(Goldschmidt)半径和泡林(Pauling)半径。
泡林方法(Pauling method)
泡林认为,离子的大小主要取决于最外层电子的分布,对于等电子离子,离子半径与有效电荷Z-σ成反比,即
式中R为离子半径,C是由外层电子主量子数决定的常数,Z为原子序数, σ为屏蔽常数, σ已有一些经验值。对于等电子离子,其屏蔽常数相等。
用X射线衍射测出最近两离子的核间距r0,利用以下联立方程即可求出等电子离子晶体中正负离子的半径
泡林利用上面式子,计算了NaF型离子的单价半径,再利用公式
可求出η价离子的晶体半径Rη,n是波恩常数。
元素
共价半径
金属半径
离子半径
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar

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(-1)
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(+1)
(+2)
(+3)
(+4) (-4)
(+5) (-3)
(+6) (-2)
(+7) (-1)
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(+1)
(+2)
(+3)
(+4) (-4)
(+5) (-3)
(+6) (-2)
(+7) (-1)
部分原子和离子半径(单位:)
parison of some atomic and ionic radii
Summary
atoms radii
metal radii
covalent radii
Van Der Waals radii
calculating methods of ion radii
Pauling method
键方法部分知识
氢原子的能级|n,l,m,mS〉
E(能级) 和|Ψ|2 (s,p,d轨道)
多电子原子的能级
E(能级) 电子构型的表示
电子填充的三个原则