原子半径の比較とその理由: Na, Al, O²⁻, Na⁺, Cl, Cl⁻

化学の問題では、原子やイオンの半径を比較することがあります。ここでは、特定の元素やイオンの半径について、どのように決まるのか、そしてその理由を深掘りしていきます。質問にあった例を使って、それぞれのケースで原子半径が大きいものを見ていきましょう。

1. NaとAl: 同じ周期の元素の比較

ナトリウム (Na) とアルミニウム (Al) は同じ周期にありますが、ナトリウムの方が半径が大きいです。これは、原子核の正電荷が増加するため、アルミニウムの方が電子を強く引きつける力が働き、結果として原子半径が小さくなるからです。つまり、原子核の正電荷が増えて、電子が強く引きつけられるため、Alの方がNaよりも半径が小さいです。

2. O²⁻とNa⁺: 同じ電子配置の比較

酸素イオン (O²⁻) とナトリウムイオン (Na⁺) はどちらも同じ電子配置（ネオンと同じ）を持っています。しかし、O²⁻の方がナトリウムイオンよりも半径が大きいのは、O²⁻の方が負の電荷が多く、電子間の反発力が強くなるためです。最外殻の電子同士が反発するため、O²⁻はNa⁺よりも大きいのです。

3. ClとCl⁻: 陰イオンの形成による変化

塩素原子 (Cl) と塩素イオン (Cl⁻) の比較では、Cl⁻の方が半径が大きくなります。これは、塩素が陰イオンになることで、電子の数が増え、そのため最外殻電子の間に反発が生じるからです。最外殻電子が増えると、電子間の反発が強くなり、原子が膨張するため、Cl⁻はClよりも大きいです。

まとめ: 原子半径の比較のポイント

原子半径の大小は、原子核の正電荷、電子同士の反発力、そして電子配置に大きく影響されます。周期表を使ってこれらの比較をするときは、これらの要因を考慮することが重要です。ナトリウムとアルミニウム、酸素イオンとナトリウムイオン、塩素と塩素イオンの比較を通じて、原子半径がどのように決まるのか理解が深まるでしょう。