酸素について

質問

酸素について

中性の酸素原子と酸化物イオンはどちらの方が軌道半径が大きいでしょうか？
その理由もお願いします。
酸化物イオンは電子がネオンと同じです。

回答No.1

htms42 · ベストアンサー

どういうことが知りたくて質問をしたのかがよく分からない質問が多いです。
この質問もそうです。

「軌道半径」という言葉を使っておられますが「原子半径」、「イオン半径」の意味でしょうね。
でも、酸素の原子半径とイオン半径の値が知りたいというのではないでしょう。
その値は知っていて、何故そういう大小関係になるのかが知りたいということではないでしょうか。
酸化物イオンとネオンの比較も同じ理由でしょう。

分かっていることを全部書いておいてくれると回答を書くのが楽になります。

酸素　イオン半径（１４０ｐｍ、１２６ｐｍ）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A4%E3%82%AA%E3%83%B3%E5%8D%8A%E5%BE%84

酸素　共有結合半径（６６ｐｍ）　ファンデルワールス半径（１５２ｐｍ）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%85%B8%E7%B4%A0

ネオン　ファンデルワールス半径（１５４ｐｍ）
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%8D%E3%82%AA%E3%83%B3

太陽系の大きさは太陽系の惑星の軌道の大きさで考えると言うことができます。
原子やイオンの大きさも同じようにして考えることが出来るというわけではありません。

地球の大きさで考える方がいいかもしれません。
一番簡単には地面のある範囲で考えます。でも海と山で±１００００ｍほどの幅があります。
仕方がないので普通は平均海水面で考えています。
重力の大きさが場所によって変わるということから海水面は完全な球ではありません。少しずれます。
地面の上には空気があります。大気も地球の一部ですから大気の存在する範囲が地球の大きさだという考えも成り立ちます。宇宙ロケットから地球を見た写真がよく本に載っています。青い海と白い雲が写っているのが印象的です。写真から地球の大きさを測る時は雲のある範囲が地球になります。対流圏の高さは約1万ｍです。どんどん薄くなっていきますがもっと高いところまで空気はあります。流れ星は大気圏に突入したあと、摩擦熱で高温になり発光しています。流れ星が光る高さが実質的に地球の大気の存在うする範囲だと考えることもできます。
人工衛星の飛んでいる高さが地球の範囲だとすることもできます。

原子の大きさは原子と原子がどこまで近づくことができるかで求めています。これしか方法がありません。
単体の固体の結晶構造から推測します。
金属元素の原子半径は金属結晶の格子間隔から出します。
ＮｅやＡｒのような元素の原子半径も同じです。
でも希ガスの原子間引力は弱いですから格子間隔の長い結晶になります。
原子半径が大きな値になってしまいます。
ＮｅやＡｒの原子半径は引力の種類がファンデルワールス力だということで「ファンデルワールス半径」と呼ばれています。

イオン半径はイオン結晶の格子間隔から出します。
でも単体の場合のように半分にして考えるというわけにはいきませんから
何かのイオンを基準にとって他のイオンの大きさを決めて行きます。
イオンの結合は正負の電荷の間に働くクーロン力です。ファンデルワールス力よりも強いですからイオン半径の方がファンデルワールス半径よりも小さくなります。
基準には酸素物イオンＯ^(2-)を取っています。
Ｏ^(2-)の大きさを１４０ｐｍとして決めた値がよく出てくるようですが１２６ｐｍとしたものもあります。
１４０ｐｍとしたものでも他の元素のイオンのイオン半径の値が同じにはなっていないものもよく出てくるようです。イオンの組み合わせ、結晶構造によって変化しますから、何を柱にするかによって値がずれてくるのでしょう。

Ｏ^(2-)、Ｆ^(-)、Ｎａ^(+)、Mg^(2+)はすべてネオンと同じ電子配置です。
中心の原子核の正電荷が多くなるに従って引力が強くなり、電子の分布の範囲が中心に近い方に移動します。　
イオン半径は１４０ｐｍ、１３３ｐｍ、１０２ｐｍ、７２ｐｍと小さくなっていきます（取り囲んでいる反対符号のイオンの数がどれも６つであるとした値です）。
この順番の中にＮｅを入れてはだめです。数値を出した時に使っている基準が変わっています。

お礼

ありがとうございました。