原子&離子半徑

請各位先學好基礎化學才發表偉論!
氯和溴本來是第3第4週期元素, 價電子7個, 差一顆才達至八隅體;
因此, 即使是接收一個電子形成離子, 也不會突然多出了一層電子殼的!
這些常識麻煩先去唸對了, 免得閣下考試給當掉!

在原子的電子殼裡填電子, 可不是把客人填進酒店房間那樣的簡單!

1.
電子不單是一個非常小的粒子, 它還帶有波的特性, 也就是帶波-粒二象性; 單純的說次原子粒子的體積, 意思不大; 如果電子和原子核真的只有跳蚤大小, 那為甚麼原子還是有巨蛋球場那麼大? 為甚麼不是只有幾顆跳蚤的大小呢?

2.
可以這樣理解: 電子是帶負電兼高速運動的次原子粒子(或者跳蚤), 然而受中心原子核的正電荷所吸引; 非常簡化的比喻: 運動員投擲鏈球, 鏈球以高速運動想要脫離運動員, 而運動員與鏈球間的鐵鏈(電荷吸引力) 維繫著兩者間的距離. 這個距離生人勿近(會被砸), 也不容得其他原子(運動員+鏈球) 接近.

3.
電子與原子核間的距離, 受(最少)兩個因素影響: 原子核的核電荷, 還有電子間相互的斥力.
加入額外的一個電子會提升電子間斥力, 減弱電子與原子核間的淨吸力(也可以說是減弱了原子核的有效核電荷), 使電子走得更遠.
不過別忘記, 不只是新進的電子感受到較弱的吸引力, 整個價殼層原有的七顆電子也會感受同樣的影響, 同時向外走.

4.
至於你說半徑"兩倍" 是一個很大的數字, 我想反問一句: 你憑甚麼理由覺得這個數字"很大", 大得不合常理呢? 你是否覺得, 不過是多/少一兩顆電子罷了, 算得是甚麼?
原子半徑本來已經很小, 電荷的作用力在這麼微小的尺度非常重要(F正比於r二次), 電荷些微的轉變都會造成巨大的作用力轉變, 進而改變物體間距離. 再說一遍: 與酒店不同. 酒店裡多一人少一人最多感覺擠迫/疏落一點, 可電子會互相感應, 互相影響的.


2011-08-22 15:56:24 補充：
4樓: 那個的確是詳盡得多的解法, 我大一時也學過, 可惜忘光光了; 我又不是在物理化學/原子化學發展.

不過對一般學生, 也真是太過了.

2011-08-26 02:11:41 補充：
與八隅體有甚麼關係呢?
這是在討論原子/離子大小, 而大小與穩定性/八隅體可沒有關係.
鈉離子比鈉原子小, 而氯離子比氯原子大. 兩個離子都比其原子穩定, 可其大小成趨勢嗎?

這裡也沒有在討論熔點; 你是回覆錯了問題嗎?

你參考一下你所列的離子半徑是由http://en.wikipedia.org/wiki/Ionic_radius得知的ㄇ?這是配位數6的離子晶格的離子半徑!! 你要先瞭解什麼是shielding effect及Slater’s rule遮蔽效應(shielding effect)可參考http://en.wikipedia.org/wiki/Shielding_effectSlater’s rule可參考http://en.wikipedia.org/wiki/Slater%27s_rules離子半徑大小可以透過半經驗式—pauling rule瞭解大小r=Cn/(Z-σ)=Cn/ZeffCn為外層電子的量子常數(與主量子數n有關)Z為原子序，σ為遮蔽常數，Zeff為有效核電荷因此離子半徑大小與有效核電荷成反比簡單的說半徑大小決定在外層電子的主量子數n，n越大則半徑越大，但是同一層的話則比較其有效核電荷。Cl 的原子序Z=17，Cl^-的遮蔽常數σ=7×0.35+8×0.85+2×1=11.25，有效核電荷Zeff=17-11.25=5.75因此Cl^-的有效核電荷變化率為17/5.75=2.95即半徑變化率達到2.95倍，當然這只是半經驗式，Cl^-半徑=181pm是配位數6的離子晶格的離子半徑，其算法是利用X-Ray解出rNa+rCl=283pm，rNa=Cn/(11-4.15)=Cn/6.85，rCl=Cn/5.75，解聯立方程式得rNa^+=102pm，r Cl^-=181pm。你可參考http://www.mpilkington.com/Lecture_16.pdf

2011-08-23 10:13:43 補充：
抱歉沒考慮到發問者的接受度問題，我之所以沒開放信箱是因為之前開放收到不少「作業」。
CO3^2-是因為有中心原子C在3個O中間，因此結構是平面三角形(混成軌域為sp2)，因此有3個單鍵(σ)及1個雙鍵(π)，其中因為π電子可在3個C-O上共振，計算時為(3+1)/3=4/3。石墨也是同樣情形，只不過是中心原子C在3個C中間，其餘算法一樣。
同理苯(C6H6)，有6個相同環境的C-C，另外有3個雙鍵(π)，π電子可在6個C-C上共振，所以計算時為(6+3)/6=1.5。

2011-08-23 10:28:52 補充：
如果有問題，隨時可發問，我偶爾會開知識+看。
其實化學沒有想像中難，最重要的是基礎理論觀念要清楚，你如果掌握化學現象只不過是能量變化以及電子轉移，應該到博士程度都受用。

每個殼層能裝下的電子固定
因此多的電子會向外到下一個殼層
也因此造就了原子 離子等的原子直(半)徑

我以前看書看到的 都裝在腦子裡= =

希望我的回答對你有幫助^_^

如有錯誤 請見諒(根據我的了解 機率性低)




圖片參考：http://imgcld.yimg.com/8/n/AC06568714/o/161108150892113872472930.jpg

原子加了一個的電子就要再加一個軌域來去乘載它所以他的半徑一定會增大尤其ClBr都是鹵素若再加一個軌域的話他就等同惰性氣體一樣的穩定增加這麼多就是它的特性囉!