“三步法”策略化解高中化学微粒半径大小比较的疑难问题

摘 要：元素原子及简单离子半径大小的比较是近几年高考命题的热点之一，从高考考查此知识点的方式来看，主要考查学生对元素周期律的理解能力和解决实际问题的能力；微粒半径大小比较的规律繁多，很容易记混；并且这一问题针对初学者来说一直是一个疑难问题；若能充分利用好“三步法”策略解决此疑难问题就能起到事半功倍的效果。

关键词：三步法；策略；简单微粒；半径大小；比较

化解高中化学中微粒（原子和简单离子）半径大小比较的疑难问题的“三步法”策略，具体是指第一步比较微粒电子层数的多与少，且电子层数越多，半径越大；第二步比较核电核数的大与小，即在电子层数相同的情况下，比较核电荷数，且核电荷数越大，半径越小；第三步比较核外电子数，即在电子层数和核电核数都相同的情况下，比较核外电子数，且核外电子数越多，半径越大。元素原子及简单离子半径大小的比较高考常以选择题或者填空题的形式出现，下面就通过解决微粒半径大小比较的实际疑难问题来灵活应用“三步法”策略。

一、 电子层数越多，半径越大

在影响微粒半径大小的三个主要因素之中，微粒的电子层数对其半径的影响占主导地位；即微粒所含电子层数越多其半径越大。【本规律解决不适用Li原子与下周期Mg元素以后的原子半径的比较，如：r（Li）>r（Cl）；不过这些特殊情况在考试大纲中并未涉及。】

（一） 同主族元素原子半径大小的比较

例如：由K元素和Na元素在元素周期表中的位置可知：二者分别位于元素周期表中的第四周期和第三周期，结合元素周期律可知：元素所在的周期序数等于对应元素原子的电子层数。K原子的电子层数比Na原子的多一层，则：r（K）>r（Na）。

（二） 主族金属元素原子与其阳离子半径大小的比较

例如：Na原子的电子层数比Na+ 的多一层，故：r（Na）>r（Na+）。

二、 电子层数相同，核电荷数越大半径越小

当微粒的电子层数相同时，核电荷数增大使原子半径减小的影响大于核外电子数增多使微粒半径增大的影响；此时，核电荷数增大使微粒半径减小占主导地位；即微粒的电子层数相同时，核电荷数越大半径越小。

（一） 同周期主族元素原子半径大小的比较

例如：Mg原子和Al原子二者电子层数都相同，但Mg原子核电荷数比Al原子的小，故：r（Mg）>r（Al）；又如C原子和O原子二者电子层数都相同，但C原子核电荷数比O原子的小，故r（C）>r（O）。

（二） 不同周期的主族元素对应离子半径大小的比较

例如：O2-和Na+二者电子层数相同都为3，但O2-电荷数为8比Na+的电荷数11要小，故：r（O2-）>r（Na+）。

三、 电子层数相同，核电荷数相同，核外电子数越多，半径越大

当电子层数、核电荷数都相同时；核外电子数越多，原子核对外层电子的引力减弱，使其微粒半径越大。

（一） 非金属主族元素原子与其阴离子半径大小的比较

非金屬主族元素原子与其阴离子半径大小的比较中因为阴离子所含的电子比其原子所含的电子多，故原子比其阴离子半径大。例如：Cl原子和Cl-电子层数相同都为3，二者的核电荷数也相同都为17；但Cl-的核外电子数为18比Cl原子的多1；故：r（Cl）>r（Cl-）。

（二） 同种金属元素的不同阳离子半径大小的比较

同种金属元素的不同阳离子半径大小的比较中其阳离子所带电荷越多其离子半径越大。例如：Fe2+和Fe3+电子层数相同，二者的核电荷数也相同都为26；但Fe2+的核外电子数比Fe3+的多1；故：r（Fe2+）>r（Fe3+）。

【核心训练】

下列离子化合物中，阴离子和阳离子的半径之比最大的是（ ），阴离子与阳离子的核间距最大的是（ ）

A. KCl B. NaF C. LiI D. CsI

解析：根据题意并结合粒子电子层数越多、半径越大的比较规律可知：r（I-）>r（Cl-）>r（F-），r（Cs+）>r（K+）>r（Na+）>r（Li+）；因此，其中阴离子和阳离子的半径之比I-/Li+的值为最大；上述的阴离子与阳离子中的Cs+和I-的核间距是最大的；故符合本题的选项为C和D。

综合上述：元素原子半径及简单微粒半径的比较是高考命题的热点之一，从中亦可反映出考生对元素周期律的理解能力和应用这一知识解决问题的能力。因此学生要掌握好微粒半径大小的比较规律这一高考热点，必须要理清影响微粒半径大小的主要因素，即原子或简单阴、阳离子的电子层数、核电荷数、核外电子数等。而且在这些影响微粒半径大小的诸多影响主要因素之中有主次之分；并结合微粒半径大小比较的疑难问题的实际情况，将此疑难问题通过分步来逐一实现化解；即：第一步考虑电子层数对微粒半径大小的影响；第二步在电子层数相同的情况下再考虑核电荷数对微粒半径大小的影响；第三步在电子层数和核电荷数都相同的情况下考虑核外电子数的多少对微粒半径大小的影响，并且三步顺序不能颠倒。从而形成了较为完善的“三步法”策略，该策略能够有效地化解高中化学微粒半径大小比较的高考疑难问题。

参考文献：

[1]李梦玲.常见简单微粒半径的比较方法[J].数理化学习：教育理论，2013（2）.

[2]刁桥民.微粒半径大小的比较[J].高中数理化，2011（6）：51.

[3]沈小明，刘月霞.微粒半径的比较规律[J].数理化学习：高中版，2000（1）.

[4]王笃年.比较原子半径和离子半径大小的方法[J].高中数理化，2013（5）：49-50.

[5]孙凤.微粒半径大小的比较规律[J].高中数理化，2015（20）：47.

作者简介：

邵斅农，甘肃省白银市，会宁县第五中学。