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矿石的晶体化学分析——原子和离子半径

发布日期:2017-04-12  来源:中国选矿技术网  浏览次数:4376
     在晶体结构中,原子和离子的大小,特别是相对大小具有重要的几何意义。在晶体结构中,各个原子或离子的中心有一定距离,这是相互作用着的原子静电引力和斥力达到平衡的结果。它说明每个原子和离子各自都有一个其他原子或离子不能侵入的作用范围,这个作用范围被看作是球形的,它的半径称为原子或离子的有效半径。
 
     原子或离子的有效半径,主要取决于它们本身的电子层构型。就同一种元素的质点而言,电价不同半径各异。此外,还受化学键性及配位数等因素的影响。实际上,在晶体结构中,原子或离子与周围的质点以不同的键力连接时,它的有效半径就会有明显的差异。对应于三种不同的化学键,相应地就有离子半径、共价半径和属原子半径的区别。表1、表2分别列出了各种儿素的离子半径、共价半径和金属原子半径。其中的离子半径,是元素与氯或氟化合时在不同氧化态和不同配位情况下的电磁场作用范围值;共价结合的单质中原子间距之半称为共价半径;金属单质中原子间距之半称为金属半径。根据表中所列数据,结合元素周期表,对于元素的原子半径和离子半径不难归纳出以下几点变化规律:
 
     一、同种元素的原子半径,其共价半径总是小于金属原子半径。
 
      二、同种元素的阳离子半径总是小于该元素的原子半径,且正电价愈高,半径愈小;而阴离子半径总是大于该元素的原子半径,且负电价愈高,半径愈大。
 
     三、同种元素的氧化态相同时,离子半径随配位数的增高而增大。
 
     四、同族元素的原子和离子半径随元素周期数的增加而增大;同一周期的元素,原子半径和阳离子半径随原子序数的增大而减小;因而从周期表左上方到右下方的对角线方向上,阳离子的半径彼此近于相等。
 
     五、系元素(57~71)中,元素的阳离子半径随原子序数的增力而略有减小,这一现象称为镧系收缩。这是因为,随着原子序数的增大,所增加的电子不是充填在最外层,而是充填于次外层或外数第二层。但随之增加的核电荷,却增大了原子核对核外电子的吸引力,从而导致半径的收缩,因受镧系收缩的影响,使镧系以后的诸元素与同族中的上面一个元素相比,半径差很小,以至相等。
 
     六、一般情况下,阳离子半径都小于阴离子半径;阳离子半径常介于1.0~2.0nm之间,而阴离子半径则在12.0~22.0nm之间。
 
     七、过渡元素离子半径的变化趋势较为复杂,有其独特的规律性,运用晶体场理论可给予较圆满的解释。
 
     原子和离子半径的大小,特别是相对大小对晶体结构中质点排列方式的影响很大。晶体结构可以看成是一些各种大小的质点(一般是球形的)紧密堆砌而成的体系。
 
表1
 
表2
 
 
 
 
 
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