问答题 试说明原子半径在同周期中总的变化趋势及其原因,分短周期的主族元素、长周期的过渡元素及特长周期的内过渡元素分别进行讨论,并加以比较。
【正确答案】同一周期中,原子半径的变化受两个因素的影响。一是从左向右,随着核电荷的增加,原子核对外层电子的吸引力也增加,使原子半径逐渐减小;二是随着核外电子数的增加,电子间的相互斥力也增强,使得原子半径增大。这是两个作用相反的因素。但是,由于增加的电子不足以完全屏蔽增加的核电荷,因此从左向右有效核电荷逐渐增加,原子半径逐渐减小。对于d10电子构型,因为有较大的屏蔽作用,所以原子半径略有增大,f7和f14电子构型也有类似情况。
   (1) 短周期的主族元素
   
元素
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
r/pm
152
113
86
-
-
-
72
-
元素
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
r/pm
186
160
143
118
108
106
-
-

   同周期主族元素随着原子序数的增加,新增加的电子填加到外层轨道,对核的正电荷中和少,有效核电荷Z*增加的幅度大,所以r变小的幅度大。
   (2) 长周期的过渡元素
   
元素
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
r/pm
162
147
134
128
127
126
125
124
128
134
元素
Y
Zr
Nb
Mo
Tc
Ru
Rh
Pd
Ag
Cd
r/pm
180
160
146
139
136
134
134
137
144
149

   Cu、Zn和Pd、Ag、Cd等的原子半径有增加的趋势,因为从它们开始出现d10电子构型。
   过渡元素从左向有原子半径减小的程度比主族元素要小。因为过渡元素随着原子序数的增加,新增加的电子填充到次外层,而次外层电子对核电荷的抵消作用要比最外层电子大得多,致使有效核电荷增加的程度较小,所以同一周期过渡元素从左向右原子半径减小的程度就比较小。
   (3) 特长周期的内过渡元素
   
元素
La
Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
Yb
Lu
r/pm
183
182
182
181
183
180
208
180
177
176
176
176
176
194
174

   Eu和Yb的原子半径增大,因为从它们开始出现f7和f14电子构型。
   内过渡元素——镧系元素新增加的电子填充到外数第三层,原子半径减小的程度就更小些,从La到Lu,原子半径一共减少仅约9pm。
【答案解析】