【原子半径变化规律】元素周期表中元素原子半径变化规律
在同一族里,从上到下,原子半径一般是增大的,因为从上到下电子层数增多,所以,原子半径增大。主族元素与副族元素的变化情况很不一样。主族元素由上到下,半径毫无例外地增大,只是增大的幅度逐渐减小。
但是在副族里,下面两个属于第五和第六周期的元素,如Zr与Hf、Nb与Ta、Mo与W,它们的原子半径非常接近,这主要是由于镧系收缩的结果。镧系收缩是指镧系元素从La到Lu,原子半径缩小的现象。
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在短周期(第二和第三周期)里,由左至右原子半径都是逐渐减小的,这是因为短周期中每一元素增加的最后1个电子都是排在最外电子层上,每增加1个电子,核中增加1个正电荷。正电荷增强,倾向于使原子半径缩小,但最外层电子数增加,增加了电子的互相排斥,倾向于使原子半径增大。两者互相作用的结果,核电荷增大起了主要作用,所以从左到右原子半径逐渐减小。
但是,在各周期的最后一族元素(稀有气体)的原子半径比它前一族的相应元素(卤素)的原子半径大。这是因为稀有气体原子半径不是共价半径,而是范德华半径。稀有气体原子之间只以微弱的分子间作用力结合,所以原子间距离大,测出的原子半径也大。课本中的注也是说明这个意思。由于课本中还没有介绍范德华半径,只能作这样的说明。
长周期元素(第四、第五和第六周期的元素)虽然总的趋势仍然是原子半径缩小,但其中的过渡元素特别是镧系元素减小的趋势要缓和得多。这是由于过渡元素的电子填充在次外层的d轨道上,对于最外层电子(它们是决定原子大小的电子层)来说,次外层上的电子对外层的屏蔽,比最外层电子对同层上的电子的屏蔽作用大,所以过渡元素有效核电荷的增加速度变缓。
但当d电子充满到nd10左右时,原子半径会突然增大。这是由于nd10有较大的屏蔽作用所致,这时电子的互相排斥倾向于使半径增大的因素暂时处于主导地位。而对镧系元素(与锕系元素均又称内过渡元素)来说,电子填充在倒数第三层4f层上,它们离核更近,对核的屏蔽作用更大,有效核电荷增加得很少,因此从58号到71号元素原子半径减少更加缓慢。
