正负离子半径比

正负离子半径比阳阴离子半径比()是在凝聚态物理和无机化学中用来预测离子化合物晶体结构的参数。其定义为离子化合中带正电的阳离子半径r_{C} 与带负电的阴离子半径r_{A} 的比值r_{C} / r_{A}。通常情况下,阴离子的半径比阳离子半径大,因此常是阴离子占据晶格位点,阳离子则填充阴离子之间的空隙,因此可以根据几何关系预测晶体的结构。该法则是鲍林法则中的第一规则。在给定结构下,可简称为半径比。

半径比规则与稳定性
半径比规则是指根据离子的配位方式的不同,每种配位方式存在一个临界的半径比。其思想是将离子化合物中的阴阳离子视为不可压缩球体,意味着阴阳离子两种大小不同的“球”发生不等最密堆积,在给定结构下允许的阳离子大小范围由临界半径比决定。如果阳离子太小,被吸引过来的阴离子之间会发生接触,由于同种电荷相互排斥,这种情况下其结构不稳定,也就是说当半径比下降到该特定结构的临界半径比以下时,就会发生这种情况。在刚好处于稳定极限时,阳离子接触所有阴离子,而阴离子只接触它们的边缘。对于大于临界半径比的半径比,结构预计是稳定的。

然而并非所有化合物都遵循这一规则。据估计,晶体结构只有约2/3的情况被这一规则猜中。产生这种误差的原因是实际上化合物离子之间并非完全是离子键,有时会带有一定共价键成分

:R = \sqrt{\tfrac{12}{12-CN}}{-1}

历史
正负离子半径比最初由Gustav F. Hüttig在1820年提出。1926年将其推广到离子晶格中。1929年,这一规则被合并到描述晶体结构的鲍林法则中,并作为当中的第一条规则。

相关条目
*鲍林规则

参考文献

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