化学基礎について質問です！ イオン半径や原子半径を考える際、まず殻の数を考えて、もしそれが同じならク

化学基礎について質問です！

イオン半径や原子半径を考える際、まず殻の数を考えて、もしそれが同じならクーロン力の大きさを考えると習いました。

では、clとcl- でどっちの半径が大きいのかを考える時、まず殻を考えると両者M殻まで…。ではクーロン力を考えると、rとq+は両者共に同じだと思います。しかしq- を考えると、電子を一つ多く持つcl- が大きくなり、その分クーロン力大きくなります。結果、半径はcl- の方が小さいということになると思いますが、実際はcl- の方が半径は大きいとなっています…。

何故でしょうか…？？よろしくお願いします！

No.1 回答者： masterkoto 回答日時： 2020/08/30 15:44

まず、電子は軌道上に存在しているので1点集約ではありませんよね！（対して塩素の原子核は陽子17個がひとまとまりになったものと思ってよいでしょう）

そこで塩素でいえば原子核の陽子17個が持つ電荷の17eと、周りに散在する電子17個がもつ電荷の合計-17eの2者でクーロン力を考えるべきではなく
電子１個1個を個別にとらえて
電子1個(-e)と原子核(17e)のクーロン力を電子別に17通り考えることが必要です
さらに電子同士のクーロン力も考慮する必要があります

ところである原子について軌道にある電子1つ（電気量-e)と原子核(電気量+Q)の距離がrであれば
クーロン力は　F=k(e・Q/r²)・・・引力
ですよね
ゆえに同じ周期の原子では殻だけをみれば一見半径が一致しそうにみえても　原子番号が大きくなればQが大きくなるので
クーロン力（原子核が電子１こ１こを引き付ける力）も大きくなって最外殻にある電子はより中心にひきつけられることになり、半径は小さくなりますよね
では、ClとCL⁻ではどうでしょうか？
殻は一致　しかもQ=17eも一致
なので同一軌道にある電子ならば、電子1個1個が原子核に引き付けられるクーロン力は一致となり
最外殻電子の半径も一致しそうなものです
しかしながらこのクーロン力は電子と電子の間でも働いていることを思い出さなければいけません
マイナスの電荷同士なので電子と電子の間に働く力は反発力となります
ということは　Clより電子数が大きいCl⁻では電子同士の反発力が増すということです
となると最外殻にある電子はより強い反発力が存在するCl⁻のほうが外側に膨らんでしまうということになりますよね