hdy 发表于 2025-5-8 22:39

原子尺寸的周期律

在原子中,原子核的大小是电子云的十万分之一,因此原子的尺寸是由电子决定的。值得注意的是,原子核没有固定的位置,电子云则更是没有固定的边界。那么我们要怎么知道原子的大小到底是多少呢?由于电子云的分布是接近球形的,所以我们可以假设原子是一个小球。如果原子小球是不会变形的,那么小球的半径也就是原子的半径了(范德华半径)。

原子半径示意图那么是不是原子序数越高(电子越多),原子尺寸就会越大呢?在元素周期表中中,每个元素都属于特定的族和周期。同族的元素有相同的最外层电子数,而同周期的元素则有相同的电子层数(主量子数n)。对于原子尺寸而言,最主要的决定因素就是电子层数。电子填充的轨道层数越多,原子半径也就越大。所以,在同族元素中(从上到下),原子半径会逐渐增大。而对于电子层数相同的同周期元素而言,核电荷数越多,则原子核对电子的吸引力就会越强,电子云收缩得也就更剧烈。因此,在同周期元素中(从左到右),原子半径会逐渐减小。

原子半径周期律对于稀有气体这类的单原子分子,范德华半径与实际情况符合的很好。但是大多数原子都是以多原子分子形态存在的(比如氢气、氧气)。在这种情况下,原子之间会共享一部分电子来达到更稳定的状态(共价键)。这种共享电子的方式会导致电子云的部分重叠,于是对应的原子半径就会更小一点。
共价键导致原子之间的交错PS:由于相对论效应、轨道杂化等因素的存在,会有一些例外的情况存在。元素的故事:为什么会有元素周期律?铅:甜蜜的毒药汞:炼金术真的存在吗?金:最好的延展性银:最小的电阻率砷:毒药传奇铜:开启新时代镍:磁力来自哪里?铁:元素的终点锰:变价与变色铬:不锈钢的秘方钛:完美合金的原理钙:坚硬的原理钾:最佳拍档氩:懒有懒的妙处氯:消毒的原理硫:臭鸡蛋味的奥秘磷:光之载体硅:文明的原料铝:最丰富的金属镁:细胞中的魔法师钠:不可或缺的盐氖:完美的电子构型氟:最"活泼"的非金属元素氧:生命的活化剂氮:牢固的三键碳:充满无限可能的元素硼:让玻璃更强大铍:最快的声速锂:最轻的金属氦:来自太阳的元素氢:元素的起点


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