原子实际半径

原子实际半径原子半径与电离能数值密不可分。电离能是核外电子挣脱原子核引力，到达原子外成为自由电子所需要的能量。一种原子有多少个电子，就有多少个数值大小不同的电离能。以下是原子的电离能：（单位电子伏） 氢13.6氦54.42 ，24.59锂122.5 ，75.64 ；5.392铍217.7 ，153.9 ；18.21 ，9.323硼340.2 ，259.4 ；37.93 ，25.15 ，8.298碳490.0 ，392.1 ；64.49 ，47.89 ，24.38 ，11.26氮666.9 ，552.1 ；97.89 ，77.47 ，47.45 ，29.60 ，14.53氧871.0 ,739.3 ；138.1 ，113.9 ，77.41 ，54.94 ，35.12 ，13.62氟1102 ,953.6 ；185.2 ,157.2 ,114.2 ,87.14 ,62.71 ,34.97 ,17.42 氖1361 ,1194 ；239.5 ,207.3 ,157.9 ,126.2 ,97.12 ,63.45 ,40.96 ,21.56钠1647，1464 ；292.1，264.3, 208.5， 172.2， 138.4， 98.91，71.62，47.29， 5.139镁196，176；368.4, 328.2，266.3，225, 186.8，141.3,19.3, 80.14；15.o4， 7.464钾4913, 46o2；1o44, 968.5, 861.5, 787, 715, 629.7, 565, 5o4；175.9, 155, 117.6, 99.44, 82.69, 6o.94, 45.83, 31.64；4.341钙5444，5108；1160, 1086，979.4, 901.2， 820.0, 733.1, 660.0, 594.3； 215.6，188.7, 147.5, 127.2， 108.8, 84.50, 67.27, 50.91；11.87, 6.113铁92oo, 8754；2o24, 195o, 18oo, 169o, 1582, 1457, 1358, 1267；489.5, 457.3, 392.4, 361.2, 331.o, 29o.3, 262.2, 223.7；151.o, 125.o, 99.1o, 75.oo, 54.8o, 3o.64, 16.18, 7.9o2这说明物理电子层中每层只有一个电子。并且通过计算发现:各种原子相同层次的电子能量,与核电荷数n有相同的函数关系：第一层电子能量E1=13.61n² (单位电子伏)第二层电子能量E2=13.61n ²-17n + 4.15E3=3.445n² -11.34n + 8.41E4=3.43n² -15.02n + 14.53E5=3.485n² -22.376n + 32.93E6=3.49n² -27.15n + 48.22E7=3.441n² -30.942n + 62.48E8=3.506n² -38.22n + 95.07E9=3.476n² 42.394n +117.48E10=3.55n² -49.03n +154.86E11=1.74n² -30.56n +130.76E12=1.609n² -28.83n +121.84E13=1.623n² -33.32n +164.9核外电子(被高速自转的原子核带动）如同行星在同一轨道面上沿相同方向公转。核外电子距离原子核越近所受引力越大, 能量越大。距原子核最近的第一个核外电子(即第一物理电子层）电离能最高，它们的数值是核电荷数的平方乘以13.61电子伏，即²13.61。原子核与电子之间的引力库仑力K QQ/r ², 电离能随引力增大而增大，单个电子电量Q相同，核电量Q=Q ，“各种原子第一层电子电离能的大小只是随原子的核电荷数改变， 说明各种原子的第一层电子轨道半径相同”。 如果氢的电子轨道半径为R，氢电子所受引力=KQ²/R²，氦原子第一个电子所受的引力=K（2Q）Q/R²= 2F。氦的第一个电子电离能E= 2² 13.61V= 4E。锂的第一个核外电子所受的引力是氢电子的3倍，电离能是氢电子的9倍。可以看到核外电子所受的引力增大倍，电离能增大²倍；那么核外电子公转半径增大倍，引力则减小到 ²，电离能则减小到4。(的4次方分之一）. 在同一个原子中，核电量Q和电子电量Q不变, 不同层次电子所受引力随轨道半径改变,即当 R"/R=时, F"/F=1/² , E"/E=1/4, 可得 E"/E=（R/R"）4， R"=(E/E")¼×R。举例: 氦原子半径R=(54.42eV/24.59eV) ¼×R=1.2198R .原子最外层电子的公转半径也就是原子的半径，原子的半径在任何情况下都不会改变（会发生改变的是原子之间的间隔距离）。设氢原子半径为R，根据一个原子最大与最小电离能比值，可以计算出这种原子相对于氢原子半径的大小。以下是各种原子半径的相对数值图表:氢R;氦1.2198R；锂2.1832R；铍2.1984R；硼2.5304R；碳2.5684R； 氮2.6029R；氧2.8279R； 氟2.8205R； 氖2.8187R；钠4.231R；镁4.001R；铝4.427R； 硅4.253R; 磷4.134R;硫4.282R;氯4.173R； 氩4.103R； 钾5.8002R； 钙5.463R；钪5.4996R；钛5.573R；钒5.716R；铬5.834R；锰5.816R；铁5.841R；钴5.957R;；镍6.113R；铜6.24R；锌6.9R；镓6.833 R ；锗6.481 R；砷6.234 R；硒6.338R；溴6.1297R； 氪5.958R； 铷8.172R； 锶7.665R；钇7.596R；锆7.569R；铌7.6276R；钼7.6278R；锝7.668R；钌7.735R；铑7.797R；钯7.666R；银7.937R；镉7.684R；铟8.669R； 锡8.25oR；锑8.oo1R；碲7.994R；碘7.777R； 氙7.563R；铯10.14R；钡9.513R；镧9.436R；铈9.535R；镨9.65oR；钕9.7o4R；钷9.774R；钐9.812R；铕9.841R；钆9.757R；铽9.951R；镝9.996R；钬1o.o4R；铒1o.o7R；铥1o.12R；镱1o.16R；镥1o.6oR；铪1o.o8R；钽9.792R；钨9.831R；铼9.928R；锇9.750R；铱9.704R；铂9.794R；金9.796R；汞9.557R； 铊11.00R；铅10.54R；铋1o.65R；钋1o.34R；砹10.16R；氡9.837R；钫12.72R；镭11.89R；锕12.o2R；钍11.6oR；镤11.76R；铀11.68R；镎11.71R；钚11.87R；镅11.97R；锔12.o1R；锫11.97R；锎12.ooR；锿12.o1R；镄12.o3R；钔12.o5R；锘12.o8R； 所有原子中钫原子半径最大12.72R, 其次是锘12.08R， 第三是钔12.05R。密度最大的锇的原子半径为9.750R。根据电离能比值，计算出各种原子的各层电子公转半径相对数值：氢R氦R、1.2198R锂R、1.1281； 2.1832R铍R、1.0906；1.8596R、2.1984R硼R；1.0701R； 1.7305R; 1.9178R; 2.5304R;碳R; 1.0573R；1.6603R; 1.7885R; 2.1173R; 2.5684R氮R; 1.048R； 1.616R; 1.713R; 1.936R; 2.179R; 2.603R氧R; 1.042R；1.585R; 1.663R; 1.722R; 1.995R; 2.232R; 2.828R氟R; 1.037R；1.562R; 1.627R; 1.763R; 1.886R ;2.048R; 2.370R; 2.820R氖R; 1.033R； 1.544R; 1.601R; 1.713R; 1.812R; 1.935R; 2.152R; 2.401R; 2.819R钠R; 1.030R；1.541R; 1.580R; 1.676R; 1.759R; 1.857R; 2.020R; 2.190R; 2.429R；4.231R镁R; 1.027R；1.519R; 1.563R; 1.647R; 1.718R; 1.800R; 1.930R; 2.058R; 2.224R； 3.379R; 4.110R硅R; 1.023R；1.501R; 1.538R; 1.604R; 1.659R; 1.722R; 1.814R; 1.899R; 2.008R；2.773R; 2.978R; 3.574R; 4.253R 钙R; 1.o16R；1.472R; 1.496R; 1.535R; 1.568R; 1.6o5R; 1.651R; 1.695R; 1.74oR；2.242R; 2.558R; 2.66oR; 2.833R; 2.999R; 3.216R；4.628R; 5.463R铁R; 1.o125R；1.463R; 1.477R; 1.5o7R; 1.531R; 1.556R; 1.589R; 1.617R; 1.645R；2.o87R; 2.123R; 2.2o5R; 2.252R; 2.3o1R; 2.378R; 2.439R; 2.538R； 2.8ooR; 2.936R; 3.111R; 3.335R; 3.6o8R; 4.172R; 4.898R; 5.536R 在同一个原子中, 各个电子与相邻的电子在力的相互作用下保持一个平衡距离。核外电子呈渐开线排列, 受外层电子的挤压, 内层电子的间隔会稍小于外层。一种原子的最小电离能也就是这种原子最外层电子的电离能。最外层电子电离能数值较大的原子，原子核对最外层电子的引力较大，这类原子容易夺起其它原子的外层电子，成为阳离子，这些原子一般都是非金属原子。最外层电子电离能数值较小的原子，对最外层电子的引力相对更小，容易失去外层，成为阴离子，这些原子一般都是金属原子。同一个化学电子层中电子的电离能和公转半径都较接近, 例如钙的第一个核外电子公转半径与第二个仅相差0.016R, 而第二个与第三个相差0.456R, 第三个到第十个电子相邻的公转半径平均仅相差约0.038R, 第十个与第十一个半径相差0.502R, 第十八个与第十九个半径相差1.412R。从钙和其它原子的核外电子公转半径数值可以看出：化学电子层中的电子数量应该是第一层2个,第二层8个, 第三层8个,第四层18个，第五层18个，第六层32个，第七层32个电子。