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  • 1 # 天眼品宣

    根據不同的定義,原子半徑主要有以下幾種:

    (1)玻爾半徑

    根據玻爾模型,電子會在特定軌道上環繞原子核運動,電子所處的軌道能量最低,這個半徑被稱為玻爾半徑,它能在理論上計算出來。

    (2)共價半徑

    如果兩個原子形成共價鍵,共用電子,那麼,這兩個原子核之間距離的一半被定義為共價半徑。化學鍵的長度可以用X射線、電子、中子衍射和微波光譜來測量。透過轉動光譜可以計算出分子的轉動慣量,從而能夠算出共價鍵的長度,這樣就能確定原子的共價半徑。

    (3)金屬半徑

    在金屬中,金屬離子會與離域電子之間產生靜電力作用,金屬原子之間會形成金屬鍵。就像共價半徑那樣,相鄰兩個金屬原子核之間距離的一半被定義為金屬半徑。當一束X射線穿過晶格狀排列的金屬時,在其特徵圖案中形成一種清晰的斑點圖案,可以從這種圖案中反向計算出晶體結構和金屬半徑。

    在元素週期表中,越往下的金屬半徑越大,因為價電子處在更大的軌道上。如果從左到右來看元素週期表,那麼,金屬半徑會逐漸變小,因為隨著原子核中質子數的增加,原子核傾向於把電子更緊密地保持在同一層軌道中,導致原子半徑反而隨著質子數的增加而變小。

    (4)離子半徑

    類似於金屬半徑,離子晶體(比如氯化鈉)的相鄰兩個離子間距的一半被定義為離子半徑。透過X射線衍射的原理,再結合相關理論公式,可以測出離子半徑。

    (5)範德華半徑

    如果原子之間是透過範德華力而產生相互作用,並沒有成鍵,那麼,相鄰兩個原子核之間距離的一半被定義為範德華半徑。根據範德華方程,結合範德華常數,可以計算出範德華半徑。

    原子有多大?

    雖然不同原子之間的質量差別很大,但它們的尺寸都差不多。例如,鈽原子的質量是氫原子的200多倍,但鈽原子的直徑只有氫原子的3倍左右。根據測量,原子的直徑一般在0.1至0.5奈米,即1×10^-10至5×10^-10米。

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