区别金属原子半径、离子半径、共价半径及范德华半径及碳材料的分类及应用
浅析原子半径和离子半径
的相对稳定性。此外．同种键型的键长还具有加和性嘲，由此可推求
图１共价半径ｋ
出不同元素形成共价化合物的键长。同种原子在不同结合状态或不同排列状态下测得的数据也不
同，两原子问的键级越高，其共价半径越短。一般双键约为单键的８５—９０％，叁键约为７５—８０％。
衰ｌ原子的共价半径‘２１（Ａ）
单键 双键 叁键
单键 双键 叁键
２离子半径
离子半径应该是指离子电子云分布范围，准确的说，离子的半径是难以确定的。我们通常使用
的离子半径均不是指离子电子云范围。离子半径是指离子晶体中的接触半径，即晶体中正负离子问
存在的静电吸引力和核外的电子与电子之间以及原子核之间的排斥力，达到平衡时相邻的阴一阳 离子中心之间的距离，作为阴一阳离子半径之和，更确切的说离子半径是离子的作用范围。通常有
电荷，得到屏蔽常数Ｑ’一４．１５，然后得到对外层电子所能感受到的有效核电荷数，按照假定
（２），可得：ｒ。＋／ｈ一一４．８５／６．８５＝Ｏ．７ｌ
②
联立方程①③，可解出：ｒＮ．＋一ｏ．９５Ａ，ｒＦ一一１．３６Ａ。
表５鲍林（Ｐａｕｌｉｎｇ）和哥德希密特（Ｇｏｌｄｓｃｈｍｊｄｔ）离子半径“１
离
子
Ｇ，ｒ／Ａ
Ｐ，ｒ／＾离 子 Ｇ，ｒ／土
距（ｄ），并假定正、负离子半径之和等于离子间的距离，并考虑到配位数、几何构型和电子自旋状
况等对离子半径的影响，经过多次修正，提出一套较完整的离子半径数据，称为有效离子半径ｏ“。
一种离子的有效半径与它的配位数有关，配位数越多其半径越大。Ｎａ＋离子的有效半径随配
位数增加情况，如表６。
表６ Ｎａ＋离子的有效半径
田２范德华半径ｒ。
半径．而是范德华半径。
表２一些原子和原子基团的范德华半型”（Ａ）
金属半径,共价半径,范德华半径大小
金属半径、共价半径和范德华半径是描述原子结构的重要参数，它们在化学和物理学中有着重要的应用。
本文将分别从这三个方面进行介绍和探讨。
一、金属半径金属半径是指金属元素原子的半径大小。
在晶体结构中，金属元素原子以紧密堆积或者简单堆积的方式存在，金属半径通常用来描述金属晶体结构中原子之间的距离。
金属半径的大小受原子核电荷数和外层电子排布的影响。
金属原子的半径通常比非金属原子的半径要大，这是因为金属原子的外层电子比较松散，而且金属原子之间存在着金属键，使得金属原子的半径要比共价和离子原子的半径大得多。
二、共价半径共价半径是指共价化合物中原子间的距离。
共价半径可以用来描述共价键束缚情况，从而判断化合物的性质和稳定性。
在共价化合物中，原子之间通过共用电子对而形成化学键，共价半径可以帮助我们理解共价键的特性和稳定性。
共价半径的大小由原子核电荷数和外层电子排布的影响，不同元素的共价半径存在着差异，其中主族元素和过渡金属元素的共价半径大小差异较大。
共价半径的大小可以通过X射线衍射等方法进行测量和计算。
三、范德华半径范德华半径是描述分子间范德华力作用的重要参数。
范德华力是一种分子间的非共价力，原子或者分子之间由于极性而产生的吸引力和排斥力。
范德华半径的大小决定了分子之间的范德华作用的强度，进而影响着分子的聚集和稳定性。
范德华半径的大小与原子或者分子的大小有关，通常较大的原子或者分子具有较大的范德华半径。
范德华半径的大小对于理解分子聚集结构和性质有着重要的意义，它对于分子间的相互作用和反应有着深刻影响。
金属半径、共价半径和范德华半径是描述原子和分子结构的三个重要参数，它们分别在金属晶体结构、共价化合物性质和分子间相互作用中具有重要的意义。
对这三个参数的深入理解和研究可以帮助我们更好地理解物质的结构和性质，为材料科学和化学领域的发展提供理论指导和实验依据。
金属半径、共价半径和范德华半径在化学领域中都有其独特的应用价值。
我们来进一步探讨金属半径的特性和应用。
化学反应中的原子半径和离子半径知识点总结
化学反应中的原子半径和离子半径知识点总结化学反应是物质之间发生变化的过程，而在化学反应过程中，原子半径和离子半径是重要的知识点。
原子半径是原子的大小，而离子半径是离子的大小。
本文将对原子半径和离子半径的相关知识进行总结。
1. 原子半径原子半径是指原子核到原子外层电子最远轨道的距离。
原子半径大小与元素的周期表位置有关，一般来说，原子半径随着周期数的增加而增加，原子半径由上到下逐渐增大。
1.1 原子半径的趋势规律1.1.1 原子半径随原子序数的增加而增大随着元素周期数的增加，电子层数增加，原子半径逐渐增大。
这是因为随着电子层的增多，电子云分布范围相对扩大。
1.1.2 原子半径由上到下逐渐增大原子周期表中同一族元素，周期数增加，电子层数增加，电子云分布范围扩大，原子半径逐渐增大。
1.1.3 原子半径由左到右逐渐减小原子周期表中同一周期元素，原子半径由左到右逐渐减小。
这是因为随着原子核电荷数的增加，吸引外层电子的能力增强，电子云收缩，原子半径减小。
2. 离子半径离子半径是离子的大小，离子半径与原子半径有着密切的关系。
当一个原子失去或获得电子形成离子时，会产生离子半径的变化。
2.1 正离子与原子半径的关系正离子比原子半径小。
当原子失去一个或多个电子，原子核对剩余电子的吸引力增强，电子云受到缩小，从而形成较小的正离子。
2.1 负离子与原子半径的关系负离子比原子半径大。
当原子获得一个或多个电子，原子核对额外电子的吸引力减弱，电子云因电子间的静电排斥而膨胀，从而形成较大的负离子。
3. 原子半径和离子半径对化学反应的影响3.1 原子半径和离子半径的变化可导致化学反应的发生原子半径或离子半径的变化可以导致电子层结构的改变，从而影响元素的化学性质。
例如，原子半径的减小会使得元素对电子的亲和力增强，从而更容易接受或丢失电子，促使化学反应的发生。
3.2 原子半径和离子半径的差异可影响离子间的相互作用力原子半径和离子半径的大小差异会影响化学反应中离子间的相互作用力。
原子半径和范德华半径的区别
原子半径和范德华半径的区别原子半径和范德华半径的区别在化学和物理领域，我们经常会接触到原子半径和范德华半径这两个概念。
虽然它们都涉及到原子的大小和结构，但实际上它们有着不同的定义和意义。
在本文中，我将从浅入深地探讨原子半径和范德华半径的区别，以便让大家更清晰地理解这两个概念。
1. 原子半径的定义和意义原子半径是指原子的大小，通常用来表示原子的空间范围。
在晶体学和化学中，原子半径是一个重要的参数，可以用来推导晶体的结构和化学键的性质。
原子半径通常用皮克米（pm）作为单位，1pm等于10^(-12)米。
2. 范德华半径的定义和意义范德华半径是指范德华半径是当两个非共价作用的原子相互接近到一定距离时它们之间距离的一半，通常用来描述分子间的相互作用。
范德华半径是描述分子间吸引力的重要参数，可以用来推导分子键的性质和分子晶体的结构。
范德华半径通常用埃（Å）作为单位，1Å等于10^(-10)米。
3. 区别总结从以上的定义和意义可以看出，原子半径主要用来描述原子内部的空间范围，而范德华半径则主要用来描述分子间的相互作用。
虽然两者都涉及到原子或分子的大小和结构，但它们关注的焦点有所不同。
在我看来，原子半径和范德华半径的区别在于前者强调了原子内部的结构，而后者更注重了分子间的相互作用。
在实际应用中，我们需要根据具体的情况来选择使用哪种半径，以便更准确地描述物质的性质和行为。
总结回顾通过本文的讨论，我希望读者能够更清晰地理解原子半径和范德华半径的区别。
尽管它们都涉及到原子或分子的大小和结构，但实际上它们有着不同的定义和意义。
通过深入了解这些概念，我们可以更好地应用它们，从而更全面、深刻和灵活地理解物质的性质和行为。
在写作中，我特别强调了原子半径和范德华半径的区别，以便读者能够更清晰地理解这两个概念。
希望本文能对大家有所帮助。
原子半径和范德华半径是描述原子和分子大小的重要概念，在化学和物理领域具有广泛的应用。
区别金属原子半径离子半径共价半径及范德华半径及碳材料的分类及应用
区别金属原子半径离子半径共价半径及范德华半径及碳材料的分类及应用金属原子半径、离子半径、共价半径和范德华半径是描述原子或离子大小的不同尺度。
下面将分别介绍这些半径的定义及其在化学和材料科学中的应用。
1.金属原子半径：金属原子半径指的是金属元素中原子的半径大小。
金属元素的原子通常具有较大的半径，因此金属在固态中通常存在为一个离散的原子阵列。
金属原子半径的大小与元素的化学性质有关，大致符合普遍的趋势：从左到右，原子半径逐渐减小；从上到下，原子半径逐渐增大。
2.离子半径：离子半径指的是形成离子的原子或离子的半径大小。
当一个原子失去或获得一个或多个电子时，它将形成一个带电的离子。
此时，离子的半径会发生变化，通常正离子（阳离子）的半径较小，负离子（阴离子）的半径较大。
离子半径的大小与元素的电子结构和电荷数有关。
3.共价半径：共价半径指的是在共价键形成时，原子间核心电子之间的距离。
共价键的形成涉及到原子间的电子共享，共价半径反映了原子间电子云的重叠程度。
共价半径通常用来描述共价分子中原子的大小，它的大小与原子尺寸以及共价键的类型和键级有关。
共价半径由X射线晶体学等实验技术确定。
4.范德华半径：范德华半径指的是二个非金属原子间的距离。
由于相邻原子的电子云之间的范德华吸引力，离子键和共价键的存在，原子尺寸会有所变化。
范德华半径用来描述非金属分子或原子间的距离，其大小通常根据分子或晶格结构以及相互作用势能函数计算得到。
下面将介绍碳材料的分类及应用。
碳材料是由碳原子构成的材料，根据不同的结构和性质，碳材料可以分为三类：金刚石、石墨和全新相。
每种碳材料都具有独特的化学、物理和电子性质，因此在不同领域有不同的应用。
1. 金刚石：金刚石是由由sp3杂化碳原子组成的三维晶体结构。
金刚石具有极高的硬度、热传导性和化学稳定性，因此被广泛用作磨料、切割工具、化学反应器中的催化剂支撑体以及高压高温领域中的高能密封材料等。
2. 石墨：石墨是由由sp2杂化碳原子构成的原子层状结构。
04原子半径
6. Kapustinskii（卡普斯金斯基）热化学离子半径：
• 卡普斯钦斯基 (Kapustinskii ) 公式 Z Z 3.4510 • U 1.20210 (1 )
7 11
r0
r0
• 其中ν为正、负离子总数，r0 = r+ + r，以m 为单位 • Sample Exercise：KClO4的U rClO = 133pm，求 =591kJ·mol1， 10 ) 591 • Solution：ν = 2，∴ U 1.20210 2 r11 (1 3.45 r • 解得， 或（舍去）， 故
r F-=136pm
Cn=615 有了Cn值，即可计算各种Ne型离子的单价半径
其他Ne型离子半径，单位：pm
• 若近似地将Z价和1价的平衡距离之比看 作Z价和1价离子半径之比，即 -2/(m-1) rz = r1(Z)
Ne型离子m＝7，对二价离子z＝2，则n＝r1(2)1/3，即： r2=0.794r1 O2-的晶体半径应为0.794×176＝140 pm，Mg2+ 为0.794×82pm＝65Pm。PauLing即按上述方法
X、Y接触后，另一个较大的原子就难于再向它靠 近，所以氢键中氢的配位数一般为2，这就是氢键 的饱和性。
氢键的键长是指X和Y间的距离 (X—H……Y)。
氢键的强弱顺序：
F H F O H O N H F N H O N H N
即X、的电负性越大，氢键越强，X、Y 半径越小，氢键越强。
冰和水中的氢键：
水分子四面体的四个顶
点都可形成氢键，有11种晶型， 常见的是Ih型
氢键对物质性质的影响
(i) 由于氢键的存在, 水，冰具有不同寻常 的性 质。冰的密度小于水。
什么是原子半径(最全)word资料
什么是原子半径(最全)word资料什么是原子半径原子半径与电子层数核电何数最外层电子数有什么关系原子半径通常是指以实验方法测定的相邻两种原子核间距离的一半。
从理论上说，核外电子无严格固定的运动轨道，所以原子的大小无严格的边界，无法精确测定一个单独原子的半径，因此目前所使用的原子半径数据只有相对的、近似的意义。
根据测定的方法不同，有3种原子半径（1）共价半径：同种元素的两原子以共价键结合时，两核间距离的一半。
实际上核间距离即是共价键的键长。
（2）金属半径：金属晶体中相邻两金属原子间距离的一半。
（3）范式半径：靠范德华力相互吸引的相邻不同分子中的两个相同原子核间距离的一半。
原子半径大小与以下两个方面有关电子层数核内质子数（核内质子数=核电荷数）电子层数越多原子半径就越大核内质子多那么原子核质量就大对电子的束缚能力就强原子半径反而越小比较统一周期的原子半径大小就看核内质子朱比较用一族元素就看电子层数如果两种元素的周期和族都不同那么主要考虑电子层数与最外层电子数一般没有关系金刚石,晶体硅,碳化硅熔点的高低都是原子晶体，所以熔沸点高低看键长键长越短，键能越大，熔沸点越高金刚石是C-C键，晶体硅是Si-Si键，碳化硅是C-Si键因为C的原子半径小于Si所以C-C键键长最短，Si-Si键键长最长，C-Si键键长介于两者之间那么结论就不难得到了：熔沸点高低：金刚石>碳化硅>晶体硅化学问题：二氧化硅晶体的化学式中氧和硅的原子个数比是如何得出的？请写出过程。
在二氧化硅晶体中，每个硅原子连接有4个氧原子，而每个氧原子连接2个硅原子，则硅和氧的原子个数比为1/4:1/2，即1:2为什么二氧化硅的化学式仅表示硅、氧原子个数之比因为二氧化硅是原子晶体，没有具体小分子，所以只能表示出二氧化硅中硅、氧原子个数之比。
单质硅有多少化学键4个共价键，呈正四面体形状请问单晶硅与硅单质一样吗?熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。
区别金属原子半径、离子半径、共价半径和范德华半径和碳材料的分类及应用
区别金属原子半径、离子半径、共价半径和范德华半径依照量子力学，核外电子运动没有固定轨道，没有明确的界限，只有概率密度的散布。
通常把核到最外层电子的平均距离概念为原子半径。
现代的科学技术还无法精准测定一个单独原子的半径，只能用实验方式，如X射线衍射法，测定出中相同间距离，或用同核双原子分子，被2相除得出。
不同元素原子有不同的存在形式，确实是同一元素的原子也可能形成不同的分子和晶体。
因此不同元素的原子半径可能表现形式不同，确实是同一元素的原子半径也可能有不同形式。
依照测定方式的不同，通常有3种原子半径：①半径：中相邻两金属原子核间距离的一半，称做该元素原子的金属半径，如的金属半径r＝。
②共价半径：同种元素的两原子以结合时，其共价键键长的一半称做该元素原子的共价半径，符号表示为pm 或Å，其数值与几重键结合有关，如原子的共价半径r共，单键时为77pm，双键时为67pm，三键时为60pm。
金属元素原子在必然条件下也可形成共价的双原子分子，金属元素原子也有共价半径，如铜的共价半径r共为117pm。
由于形成共价键时，总会发生重叠，通常同一金属元素的金属半径比其单键共价半径要大10%～15%。
同周期元素的单键共价半径的转变规律为从左至右慢慢缩小，能够为是原子查对电子引力增大的缘故③范氏半径：(范德华氏半径的简称) 元素和有些金属元素所形成的分子间或单原子分子间靠(范德华力) 彼此吸引，其不同分子中两个相同原子核间距离的一半，称做该元素原子的范氏半径，如原子的范氏半径r范为181pm。
如左图所示，表示了氯原子的共价半径和范氏半径。
原子半径数据只有相对的、近似的意义，而且同一元素的不同半径，数值不同(r范>r金>r 共)，而且相差较大。
利历时不要同时用不同半径的数据。
在一样的资料里，金属元素有金属半径和共价半径的数据，非金属元素那么有共价半径和范氏半径的数据，稀有气体只有范氏半径的数据。
而离子半径是表示离子大小的一个物理量。
原子半径
于两个离子的半径之和
离子半径的测定
• 1. Lande离子半径：
Lande(朗德)在1920年，通过对比下表(表中括号内的数字为后 来较精确的测定值)中具有NaCl型结构的化合物的晶胞参数后， 认为MgS和MgS、MgSe和MnSe的晶胞参数几乎相等，意味着 在晶体中负离子和负离子已相接触。他利用简单的几何关系， 推出S2-和Se2-的离子半径
第四章 原子的有效尺寸
一、原子有效尺寸的定义
• 原子并没有确切的大小，所谓的有效尺 寸是指原子在化学运动中所表现出来的 原子间距，即吸引力与排斥力的平衡距 离。
• 根据相互作用力的不同，有以下几种有 效半径:
范德华半径 金属半径 离子半径 共价 半径
（一）范德华力和范德华半径：
1 分子间的相互作用力（van der Waals forces）
金属原子半径和配位数有关，配位数 高，半径大
（三）共价半径：
同种元素的两个电子以共价键 连接时，它 们核间距离的1/2称为该原子的共价半径 （如H2、O2 )
共价半径(d/2)示意图
利用原子共价半径计算键长时应考虑下面两种情况 (1)异核原子间键长的计算值常常比实验测定值稍大。
• 共价键长的极性修正： Shomaker-Stevenson 公式
X—H…Y用来表示氢键， 其中X—Hσ键的电子云偏向高 电负性的X原子，导致出现屏 蔽小的带正电性的氢原子核， 它强烈地被另一个高电负性的 Y原子所吸引。
氢键的一些特点：
1）方向性：由于H原子体积小，为了减少X和Y之 间的斥力，它们尽量远离，键角接近180°，这就 是氢键的方向性
2）饱和性：又由于氢原子的体积小，它与较大的
1.6.1 原子半径——课件
元素基本性质的周期性—原子半径原子半径1 原子半径的定义按照量子力学的观点，电子在核外运动没有固定轨道，只是概率分布不同。
因此，对于原子来说并没有一个截然分明的界面。
原子半径的定义通常所说的原子半径，总是以相邻原子的核间距为基础而定义的。
根据原子与原子间的作用力不同，原子半径一般可分为：（1）共价半径（2）金属半径（3）范德华半径d同种元素的两个原子，以共用两个电子的共价单键相连时，核间距的一半，为共价半径。
（1）共价半径核间距为d ，共价半径r 共＝d2（2）金属半径金属晶体中，金属原子被视为刚性球体，彼此相切，其核间距的一半，为金属表示。
半径，用r金r金>r共金属晶体中原子轨道重叠较小。
所以讨论原子半径的变化规律时，经常采用共价半径。
（3）范德华半径单原子分子，原子间靠范德华力，即分子间作用力结合，因此无法得到共价半径。
在低温高压下，稀有气体形成晶体。
原子核间距的一半定义为范德华半径。
使用范德华半径讨论原子半径的变化规律时，显得比共价半径大。
因为在稀有气体形成的晶体中，原子尚未相切。
2 原子半径的变化规律从左向右，在原子序数增加的过程中，有两个因素在影响原子半径的变化①核电荷数Z增大，对电子吸引力增大，使得原子半径r有减小的趋势。
②核外电子数增加，电子之间排斥力增大，使得原子半径r有增大的趋势。
这是一对矛盾，以哪方面为主？以①为主,即同周期中从左向右原子半径减小。
只有当原子的电子构型为d5，d10，f7，f14即半充满和全充满时层中电子的对称性较高，对于核电荷的中和与屏蔽作用强，核电荷数Z增大因素退居次要位置。
短周期的主族元素，以第3周期为例Na —S ，6个元素，r 减少了80pm ；相邻元素之间，平均减少幅度16pm 。
元素Na Mg Al Si P S Cl Ar r/pm 186160143118108106――即d 5，d 10，f 7，f 14即半充满和全充满时，因素②电子之间排斥力占主导地位，原子半径r 增大。
无机chapter03-1 原子半径
◆ 适用金属元素 ◆ 固体中测定两个最邻
近原子 的核间 距一半
◆ 适用非金属元素 ◆ 测定单质分子中两个相邻
原子的 核间距 一半
同一原子的金属半径要大于共价半径 10～15% 。
原子结构与元素周期系
C.范德华半径——（非键和）原子之间只 靠分子间的作用力互相接近时，两原 子的核间距的一半。
一般范德华半径最大（由于非键合）， 共价半径最小（由于轨道重叠），金 属半径位中间（球体紧密堆积）
解 释: 电子层数不变的 情况下,有效核电荷的增大 导致核对外层电子的引力 增大.
周期系中各相邻元素原子半径减少的平均幅度为： 非过渡金属（～10pm）＞过渡元素（～4 pm）＞内过渡元素（＜1 pm）
原子结构与元素周期系
4
同周期原子半径的变化趋势 (二)
相邻元素的减小幅度：主族元素 > 过渡元素 > 内过渡元素
共价半径
范德华半径
原子结构与元素周期系
1
R 为金属半径
严格地讲，由于电子云没有边界， 原子半径也就无一定数。但人总会有 办法的。迄今所有的原子半径都是在 结合状态下测定的。
在讨论原子半径的变化规律时， 我们采用的是原子的共价半径，但稀 有气体只能用范德华半径代替之。
原子结构与元素周期系
2
） 原子半径在周期表中的变化
Mo 或相等。这是镧系收缩的
130 影响结果。
Hf Ta W 144 134 130
原子结构与元素周期系
3—1 原子半径
A.共价半径——同种元素的两个原子以共价单键连接 时，它们核间距的一半叫做原子的共价半径。
一般有 单键半径 > 双键半径 > 叁键半径
B.金属半径—的一半。
原子半径定义
原子半径定义原子半径是原子大小的量度，通常定义为原子核与最外层电子壳层之间的距离。
可以使用各种方法计算原子半径，包括实验测量和基于原子量子力学模型的理论计算。
一般来说，原子半径随着一个人向下移动到元素周期表的给定列而增加，并随着一个人移动穿过给定行而减小。
有几种不同的方法可以定义原子半径，根据所使用的方法，这可能会导致略有不同的值。
一些最常见的原子半径定义包括：•共价半径：这是通过共价键结合在一起的两个原子的核之间的距离。
共价半径通常大于孤立原子的原子半径，因为电子云在共价键中的两个原子之间共享。
•范德瓦尔斯半径：这是一个原子的电子云开始与另一个原子的电子云重叠的距离，导致原子之间产生范德瓦尔斯力。
范德华半径通常大于原子半径，因为它考虑了原子的电子云而不仅仅是原子核。
•金属半径：这是通过金属键结合在一起的两个原子的核之间的距离。
金属半径通常小于孤立原子的原子半径，因为金属键中的电子可以在整个金属晶格中自由移动。
影响原子半径的因素有几个因素会影响原子的大小及其原子半径，包括：•原子核中的质子数：原子序数，即原子核中的质子数，是决定元素性质的最重要因素。
随着原子序数的增加，原子核中的质子数增加，原子半径减小。
这是由于原子核的正电荷增加，它更强烈地吸引电子并导致更小的原子半径。
•电子壳配置：电子在原子最外层壳中的排列，也称为电子壳配置，也会影响原子的大小。
最外层电子数较多的原子通常会具有较大的原子半径，因为电子云更分散并且从原子核延伸得更远。
•内层电子壳的存在：内层电子壳的存在也会影响原子的大小。
具有较多内层电子壳层的原子通常具有较小的原子半径，因为原子核的正电荷被电子内层壳层有效屏蔽。
•化学键的类型：化合物中存在的化学键类型也会影响所涉及原子的大小。
例如，共价键倾向于产生较大的原子半径，而金属键倾向于产生较小的原子半径。
测量原子半径有几种方法可以用来测量原子的原子半径，包括实验技术和基于量子力学模型的理论计算。
元素周期表中各原子半径
元素周期表中各原子半径
元素周期表是对元素按照其原子序数排列的表格，其中包含了丰富的信息，如
原子量、原子半径等。
原子半径是一个重要的物理性质，它指的是原子核到最外层电子轨道外沿的距离，决定了原子的大小和化学性质。
不同元素的原子半径存在一定的规律性，下面将对部分元素的原子半径进行简要介绍。
1.氢（H）氢是元素周期表中第一位的元素，其原子半径较小，大约为
0.53埃。
2.氦（He）氦是稀有气体元素，原子结构稳定，原子半径约为0.31埃。
3.锂（Li）锂是周期表中第三组元素，原子结构较松散，原子半径大
约为1.23埃。
4.氧（O）氧是非金属元素，原子半径较小，大约为0.73埃。
5.氟（F）氟是有毒气体，原子半径较小，大约为0.64埃。
6.氯（Cl）氯是卤素元素，原子半径约为0.99埃。
7.钠（Na）钠是周期表中第三组元素，原子结构较宽松，原子半径大
约为1.54埃。
8.铁（Fe）铁是过渡金属元素，原子半径约为1.24埃。
以上是部分元素的原子半径数据，随着元素的变化，其原子半径也会发生相应
变化。
通过了解元素的原子半径，可以更深入地了解元素的性质和化学反应规律。
在化学研究和工程应用中，原子半径信息具有重要的指导意义。
共价半径,金属半径和范德华半径比较
共价半径,金属半径和范德华半径比较
范德华半径是指在分子晶体中，分子间以范德华力（分子间存在的一种吸引力）结合，如稀有气体相邻两原子核间距的一半。
金属半径：在金属晶格中，相邻金属原子核间距离的一半称为原子的金属半径r=1/2L
可从金属的晶体结构和晶胞参数可求得。
例如金属铜的晶胞为立方面心晶胞，已知晶胞参数a=361.5pm，则Cu原子的半径r为:r=a/(2)=127.8pm。
金属半径和配位数有关，配位数高，半径大。
共价半径(rcov)是组成共价键的原子大小对共价键键长贡献的衡量，常用单位为皮米(pm) 或埃(Å)，换算为1 Å = 100 pm。
美国物理学家莱纳斯·鲍林将原子的共价半径定义为由共价单键结合的两个相同原子核之间距离的一半，比如：在氢单质分子中R(H–H,) = 74.14 pm，故rcov(H) = 37.07 pm。
实际操作中，共价半径是综合了多种实验测量数据后得到的统计平均值。
对于不同原子形成的共价键，理论上共价键的长度可以表示为组成原子共价半径之和，即：R(AB) = r(A) + r(B)。
显然这种关系并不是绝对的，因为原子的实际大小与它所处的化学环境有关。
对于极性大的共价键，其离子成份也大，键长通常小于组成原子的共价半径之和。
同时多重键的键长比相应单键短，一般来说，双键半径是单键半径的86%，三键半径是单键半径的78%。
化学物质的金属半径
化学物质的金属半径金属半径是描述金属离子的大小的一个重要参数，它对金属化合物的性质和结构具有重要影响。
本文将介绍金属半径的概念、金属半径的测定方法以及金属半径的应用。
一、金属半径的概念金属半径指的是金属离子的半径大小。
金属离子是金属原子失去或获得电子形成的带电离子。
金属元素失去电子形成正离子，其半径较原子半径小；金属元素获得电子形成负离子，其半径较原子半径大。
金属半径的大小与金属元素的原子半径、电子构型以及电荷数有关。
二、金属半径的测定方法1. 显微镜法：通过显微镜观察金属晶体的形态和晶格结构，估计金属的半径大小。
2. X射线衍射法：利用X射线的特性和原子晶格结构，通过衍射数据推算出金属的半径大小。
3. 散射法：将金属物质射入真空室中，用散射实验测量散射的角度和能量，从而得到金属的半径大小。
4. 都柏林法：通过浸泡金属晶体于都柏林液中，通过浸染层和金属晶体的关系来推算金属的半径大小。
三、金属半径的应用1. 结构化学：金属半径是描述金属离子大小的重要参数，它直接影响金属离子与其他原子或离子的相互作用和配位方式。
根据金属半径大小可以预测金属离子在晶体中的配位数和配位类型，从而分析金属化合物的结构和性质。
2. 材料科学：金属半径对于材料的性质和应用有重要影响。
金属离子的半径大小决定了其在晶体中的位置和空间，从而影响晶体的性质、硬度、导电性等方面。
通过控制金属离子的半径，可以调控材料的性能和特性，如改变导电性、热传导性等。
3. 生物医学：金属离子在生物体内扮演重要角色，金属半径对于金属元素在生物体内的运输和反应具有重要影响。
通过调控金属离子的半径大小，可以设计合适的金属离子载体，用于药物传递、细胞成像等生物医学应用。
结论金属半径是描述金属离子大小的重要参数，对金属化合物的结构和性质具有重要影响。
金属半径的测定可通过多种方法进行，如显微镜法、X射线衍射法等。
金属半径的应用涉及到结构化学、材料科学以及生物医学等领域。
原子结构与原子半径
范德华半径：分子晶体中非键的两个同种原子核间距离的一半
原子半径在周期表中的变素：电子填充在最外层，有效核电荷增大，而电子 层数不变，故原子核对电子的吸引力增大，原子半径明显 减小。
副族元素：电子填充在次外层，有效核电荷增加不多，从 而原子半径减小较慢，且有例外。
（2）同一族从上到下 主族元素：有效核电荷增加不多，但电子层数逐
渐增加，故原子半径逐渐增大。
副族元素：原子半径一般也增大，但第五、六周
期同族元素原子半径相近，这是由于镧系收缩。
镧系收缩是指镧系元素整个系列原子半径缩小 的现象，镧系收缩使镧以后的元素原子半径都缩 小，使它们的半径和第五周期同族元素相近。
元素第一电离能的周期性变化
如：
Be(2s2) 899.5
B(2s22p1) 800.6
N(2s22p3) O(2s22p4) 1402.3 1314.0
I1(kJ· mol-1)
原因：Be和N的原子结构电子排布为全满、半满状 态，较稳定，难失去电子，电离能较大。
三、 电子亲和能 E 定义：基态的气态原子得到一个电子，生成氧化值为-1价的 气态负离子时所放出的能量称为第一电子亲和能E1，相应地 有第二、第三电子亲和能。 O(g) + e- = O-(g) E1 = 141 kJ· mol-1 O-(g)+ e- = O2-(g) E2 = －780 kJ· mol-1， 注：电子亲和能习惯上和 H符号相反，即放出能量用正值 表示
一般第一电子亲合能为正，第二电子亲合能为负， 因为负离子带电排斥外来电子，要结合电子必须 吸收能量以克服电子的排斥。
化学元素的共价半径
15
111
Si
14
112
Kr
36
114
Br
35
115
Ni
28
116
Se
34
116
Co
27
117
Cu
29
117
Fe
26
117
Mn
25
118
Al
13
118
Cr
24
120
As
33
122
Ge
32
122
V
23
123
Li
3
125
Rh
45
125
Ru
44
125
Zn
30
126
Ga
31
126
Os
76
127
Ir
77
127
化学元素的共价半径共价半径动态共价化学化学共价键原子半径最小的元素元素周期表原子半径元素原子半径表元素周期表离子半径元素周期表半径元素半径
共价半径是指连接相同原子的共价键键长的一半。分子或晶体内部相邻原子的共价半径的和与这些原子的核间距离相等。在假定原子结构是球对称的情况下，正常的共价半径是指典型的共价键或者配位键中由该原子的核中心到其外层价电子的距离。多重键的键长比单键短。一般，双键半径是单键半径的86%，三键半径是单键半径的78%。下表所列均为共价单键半径。
化学元素的共价半径
Covalent Radiuses of Elements
共价半径
(Covalent radius)
/(×10-12m,pm)
原子序数
(Atomic number)
32
H
离子半径大小的比较规律
粒子半径大小的比较规律原子和简单离子半径大小的比较是高考的一个重要考点，掌握比较的方法和规律，才能正确判断粒子半径的大小。
中学化学里常见粒子半径大小比较，规律如下：1.同种元素粒子半径大小比较：同种元素原子形成的粒子，核外电子数越多，粒子半径越大。
阳离子半径小于相应原子半径。
如r(Na+)<r(Na)；阴离子半径大于相应原子半径。
如r(Cl—)>r(Cl)；同种元素不同价态的离子，价态越高，离子半径越小。
如r(Fe)>r(Fe2+)>r(Fe3+)、r(H—) > r (H) > r(H+)。
2.不同元素粒子半径的比较：①同周期元素，电子层数相同，原子序数越大，原子半径、最高价阳离子半径、最低价阴离子半径均逐渐减小(仅限主族元素)。
如r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(S)>r(Cl)、r(Na+) >r(Mg2+)>r(Al3+)、r(O2—) >r(F—)。
同一周期各元素，阴离子半径一定大于阳离子半径。
如r(O2—) > r(Li+)。
②同主族元素，最外层电子数相同，电子层数越多，原子半径越大，同价态的离子半径大小也如此。
如：r(F)<r(Cl)<r(Br)<r(I)，r(F—)<r(Cl—)<r(Br—)<r(I—)，r(Li+)<r（Na+）<r(K+)。
③电子层结构相同（核外电子排布相同）的不同粒子，核电荷数越大，半径越小。
如：r(S2—)>r(Cl—)>r(Ar) >r(K+)>r(Ca2+)、r(O2—)> r(F—)> r（Na+）> r（Mg2+）> r（Al3+）。
④稀有气体元素的原子，半径比与它相邻的卤素原子的原子半径大，如r(Ar) >r(Cl)。
⑤核电荷数、电子层数、电子数都不相同的粒子，一般可以通过一种参照粒子进行比较。
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区别金属原子半径、离子半径、共价半径和范德华半径根据量子力学，核外电子运动没有固定轨道，没有明确的界限，只有几率密度的分布。
通常把核到最外层电子的平均距离定义为原子半径。
现代的科学技术还无法精确测定一个单独原子的半径，只能用实验方法，如X射线衍射法，测定出晶体中相同原子核间距离，或用同核双原子分子键长，被2相除得出。
不同元素原子有不同的存在形式，就是同一元素的原子也可能形成不同化学键的分子和晶体。
因而不同元素的原子半径可能表现形式不同，就是同一元素的原子半径也可能有不同形式。
根据测定方法的不同，通常有3种原子半径：①金属半径：金属晶体中相邻两金属原子核间距离的一半，称做该元素原子的金属半径，如铜的金属半径r金＝127.8pm。
②共价半径：同种元素的两原子以共价键结合时，其共价键键长的一半称做该元素原子的共价半径，符号表示为pm 或Å，其数值与几重键结合有关，如碳原子的共价半径r共，单键时为77pm，双键时为67pm，三键时为60pm。
金属元素原子在一定条件下也可形成共价的双原子分子，金属元素原子也有共价半径，如铜的共价半径r共为117pm。
由于形成共价键时，总会发生原子轨道重叠，通常同一金属元素的金属半径比其单键共价半径要大10%～15%。
同周期元素的单键共价半径的变化规律为从左至右逐渐缩小，可认为是原子核对电子引力增大的缘故③范氏半径：(范德华氏半径的简称) 非金属元素和有些金属元素所形成的分子间或稀有气体单原子分子间靠分子间力(范德华力) 相互吸引，其不同分子中两个相同原子核间距离的一半，称做该元素原子的范氏半径，如氯原子的范氏半径r范为181pm。
如左图所示，表示了氯原子的共价半径和范氏半径。
原子半径数据只有相对的、近似的意义，而且同一元素的不同半径，数值不同(r范>r金>r共)，而且相差较大。
使用时不要同时用不同半径的数据。
在一般的资料里，金属元素有金属半径和共价半径的数据，非金属元素则有共价半径和范氏半径的数据，稀有气体只有范氏半径的数据。
而离子半径是表示离子大小的一个物理量。
在离子型晶体中，组成晶格的质点是大小不等的圆球状的正负离子，因为具有稀有气体电子层结构的离子，都有球面对称性，而且离子间极化影响不大，可把晶体中离子看做圆球。
在晶体中，两个带异号电荷的圆球互相接触，到一定平衡距离时就不再接近了。
现代测试手段还不能直接量取正负离子球体的半径。
一般所说的离子半径是：离子晶体中正负离子的核间距离是正负离子的半径之和。
正负离子的核间距为d，则d=r++r-。
数值d可通过晶体的X射线衍射分析实验测得。
并以氟离子F-半径=133pm，或氧离子O2-半径=132pm作为标准，然后再推算出其他离子半径。
如实验测得的氟化钠的d=230pm，则Na+的半径是230-133=97pm。
离子半径的大小还要受离子化合物构型的影响。
一般以氯化钠构型的半径作为标准，即以配位数为6作标准(在每一个钠离子周围直接连有6个氯离子，反之亦然。
将与钠离子或氯离子直接相连的带异电荷的离子数称为配位数)。
如离子实际配位数为8，则半径值应增加约3%，若配位数为4，则半径值应下降约5%，在周期表各族中，离子半径一般随原子序数的递增而增大。
同一周期中，阳离子的电荷数越大，它的半径越小，阴离子的电荷数越大，它的半径越大。
当原子失去电子变成阳离子时，半径要缩小，如纳原子的半径为137pm，而钠离子半径是97pm。
当原子得到电子变成阴离子时半径要增大，例如氯原子的半径是99pm，而氯离子的半径是181pm。
若同一元素能形成几种不同电荷的离子时，高价离子的半径小于低价离子的半径。
例如Fe2+离子半径是74pm，Fe3+离子半径是64pm。
负离子的半径较大，约为130～250pm，正离子半径较小，约为10～170pm。
根据正、负离子半径值可导出正负离子的半径和及半径比，这是阐明离子化合物性能和结构型式的两项重要因素。
参考文献吴永仁主编.中国中学教学百科全书·化学卷.沈阳：沈阳出版社.1990.第38页.吴永仁主编.中国中学教学百科全书·化学卷.沈阳：沈阳出版社.1990.第42-43页./hongshijie/blog/item/eea484c88f9305127f3e6fed.htm l.无机化学.上册/北京师范大学无机化学教研室等编.—4版.—北京：高等教育出版社.2002.8（2005重印）高等师范化学系本科教材 ISBN 7-04-010768-6.碳材料的分类、应用和研究进展姓名：陈卫强年级班别：07材料化学3班学号：200730750305碳材料是以煤、石油和它们的加工产物等有机物作为主要原料，经过一系列加工处理所制得的非金属材料，主要成分是碳。
碳材料是一种古老的材料，早在数千年前就用作金属冶炼的还原剂和燃料，即利用其化学性质；从十九世纪开始，相继制成电池电极、电弧碳棒、电机炭刷直至炼钢电弧炉用电极，即利用其物理性质。
碳材料又是一种新型的材料，二次世界大战后，碳材料被用作核反应堆的减速剂和屏蔽材料。
1960年前后，碳纤维问世，打破了碳材料的传统概念，从此人们更加重视的是利用碳材料的功能性质。
当今，碳材料已发展成为一大类品种繁多、用途广泛、功能优异的材料，大量应用于冶金、化工、机械、电子、电器、航空、核能、医药等工业领域和生物工程、文体器材等民用方面，成为国民经济不可缺少的材料。
碳材料的结构可以从堆积方式、晶体学和对称性等多个角度来划分。
从晶体学角度而言可划分为晶体和无定形。
从堆积方式可以分为石墨、玻璃碳、碳纤维和炭黑等。
从对称性来分类可分为非对称、点对称、轴对称和面对称等(图8.1)。
根据石墨化程度，碳材料一般分为石墨类和非石墨类。
石墨类有天然石墨、人造石墨及石墨化碳材料，包括碳纤维、改性石墨(MG)、复合石墨(CG)、处理人造石墨(TAG)、石墨化的中间相碳微球(MCMB)等。
非石墨类碳材料根据其结构特性可分为两类：易石墨化碳及难石墨化碳。
也就是通常所说的软炭和硬炭。
一般情况下，软炭由其前体如石油焦、泊及煤焦沥青等炭化制备而来，含有大量的C—H 键。
软炭在2500 K高温下石墨化后，在电子显微镜下显示出十分清晰的石墨层状结构。
这些材料中的碳先形成中间体液态相(中间相)，这样有助于形成石墨状结构所必需的三维有序转变。
而硬炭由炭化其前体如热固性聚合物(如酚醛树脂、糠醇、二乙烯苯—苯乙烯共聚物)、纤维素、蔗糖、焦炭及椰子壳等制备而来，所含C—H键很少，这些碳材料是在炭化步骤中通过固态转变而得到。
硬炭在3000 K高温热处理后，在电子显微镜下仍然显示出相互缠绕的无序结构。
硬炭不能通过热处理生成石墨结构的一种解释是，由于有一个sp3的强交联键存在而阻止了碳原子的运动与再取向以生成石墨的有序层状结构。
非石墨类碳材料通常是无序结构，结晶度(或石墨化度)低，晶粒尺寸小，晶面距较大，与电解液的相容性较好。
与软炭相比，硬炭的晶粒较小，晶粒取向更为不规则，晶面距较大，一般在0.35—0.40 nm，而软炭则为0.35nm左右。
另外，硬炭通常密度较小，表面多孔。
由于软炭和石墨的结晶性比较类似，一般认为在理离子电池中它们比硬炭更容易插入铿，即容易充电，安全性也更好些。
碳材料的应用范围十分广泛，如在冶金工业中，碳管炉主要用于硬质合金材料、触头材料、粉未冶金材料、精密陶瓷、高温元件、碳化钨等产品的高温烧结；碳纳米纤维具有和碳纳米管相似的机械强度、热稳定性、导电性和比表面积，二者均可作为良好的金属纳米颗粒催化剂载体，在催化、燃料电池和高灵敏的化学/生物传感领域具有广阔的应用前景；纳米碳复合材料电发热膜，其高温性能稳定，长期使用温度可达到220度，功率可到2000W，其电热转换率高达99％以上，是目前电发热材料中最高的，比普通电阻丝节能30％以上，其高温发热时能产生2～18um的红外和远红外线。
具有远红外线保健作用；高性能体育器材与休闲用品均用碳纤维复合材料制作，如网球拍、羽毛球拍、高尔夫球杆、钓鱼杆、赛车、自行车、滑雪板、赛艇等;医疗卫生方面用于制作X光照像床、X光底片暗盒和换片器、骨夹板、人工关节、假肢等;在机械、化工、汽车、纺织、电器等行业，应用面不断拓宽；碳—碳复合材料主要由刚性碳化纤维和热解碳等基质构成。
是一种广为人知的航空航天材料。
另外还用于人造心脏瓣膜和一种新型的植入式左心室辅助装置。
碳材料在强化传热领域中的应用，在工业余热和废热的回收和利用方面，换热器是常见的装置。
目前，换热器主要是由具有高导热系数的铝和铜(铝6061的导热系数为180W/(m·K)，铜的导热系数为400W/(m·K))制成的。
然而，因为金属的比重大，当考虑到单位导热系数(即每克物质的导热系数)时，它们就分别只有54W/(m·K)和45W/(m·K)。
因此，当换热器需要在一些经常移动的场合使用时，就希望能寻找到一种更轻便的导热材料。
从中间相沥青中提取的石墨泡沫具有各向同性，石墨泡沫中的石墨微晶具有非常高的导热系数(约为铜的5倍)，并且其主体导热系数也表现出很高的数值。
因而，其具有质轻和高导热的特点。
Klett和McMillian等[1]依据石墨泡沫的这一特点，以石墨泡沫替代常用的铝和铜制材料，以期获得更大热导率和更轻质量的换热器。
研究结果表明:用高导热系数的石墨泡沫材料作为换热器的材质会比采用传统材料的换热器在导热系数上提高10倍。
而高导热系数材料可在换热条件相似时大幅降低换热管的数目。
因此，在同样的散热速率条件下，应用了石墨泡沫的汽车散热器截面减少了50%。
而减小尺寸又会减少换热器的重量，生产成本及系统的总体积，从而提高燃料利用效率……现今，人们主要花更多的时间和精力去研究新型碳材料，发掘功能更为强大的碳材料，为我们的生活和生产带来意想不到的效果，实现我们曾经的梦想。
目前，研究较多和应用比较广泛的新型生物质碳材料有各种生物质碳纤维、生物质活性碳纤维、生物质碳分子筛。
1.生物质碳纤维：碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量 90 %以上。
它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下炭化而制得。
作为高性能纤维的一种，碳纤维既有碳材料的固有特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是先进复合材料最重要的增强材料。
由于其特有的高比强度、高拉伸模量、低密度、耐高温、抗烧蚀、低热膨胀等特殊性能，已成为发展航天航空等尖端技术和军事工业必不可少的新材料。
目前碳纤维制备方法主要有有机纤维法和气相生长法。
以各种生物质原料为前驱体的碳纤维，其制备大多采用有机纤维法，即采用不同的有机纤维为原料，经纺丝、氧化、炭化、石墨化、表面处理、上胶、卷绕及包装，分别制得各种不同性能的碳纤维和石墨纤维。