化学实验如何确定关键参数

① 如何根据实验数据选择一种经验公式作为其适用的吸附等温式，又应如何确定其吸附参数

用于污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化活性炭吸附法在水处理中的应用活性炭吸 附广泛应用于在城市污水处理、饮用水及工业废水处理。颗粒活性炭常常应用于吸附分子，颗粒活性炭吸附性决定应用性，而吸附性和各种炭型的孔大小分布相关。以水蒸气活化的泥煤基、 褐煤基和椰壳基粉状活性炭为例：泥煤基活性炭具有微孔和中孔，颗粒活性炭可供多种应用；褐煤基炭具中孔较多，颗粒活性炭而且还有较大的中孔，提供优良的可入性；椰壳基颗粒活性炭中主要是微孔，仅适用于低分子的去除。利用化学品活化的颗粒活性炭是非常多孔的，多在微孔和中孔范围，但是，比较水蒸气活化的活性炭、化学品活化的活性炭的孔表面是较少疏水性和较多负电荷。以挤压型和破碎型粒状活性炭为例：泥煤基挤压型活性炭能制成各种不同孔大小分布的品种。颗粒活性炭微孔为主的品种主要用于气相应用的黄金回收。既有微孔又有中孔的品种大都用于液相应用，如水纯化中吸附小分子和大分子的杂质。破碎型煤 基颗粒活性炭兼有微孔和中孔，可供多种目的的应用。褐煤基或椰壳基的粒状活性炭与粉状炭一样具有相同的微孔和中孔结构。活性炭的技术指标非常重要：活性炭产品的性能指标可分为物理性能指标、活性炭化学性能指标、颗粒活性炭吸附性能指标。三种性能指标对活性炭的选择和应用都起到非常重要的作用。活性炭主要物理性能指标有：形状、外观、比表面积、孔容积、比重、目数、粒度、耐磨强度、漂浮率等。颗粒活性炭主要化学性能指标有：PH值、灰分、水分、着火点、未炭化物、硫化物、氯化物、氰化物、硫酸盐、酸溶物、醇溶物、铁含量、锌含量、铅含量、砷含量、钙镁含量、重金属含量、磷酸盐等。活性炭主要吸附性能指标有：亚甲蓝吸附值、碘吸附值、苯酚吸附值、四氯化碳吸附值、焦糖吸附值、硫酸奎宁吸附值、饱和硫容量、穿透硫容量、水容量、 氯乙烷蒸汽防护时间、ABS值等

② 在催化剂制备过程中，具体的工艺参数都是如何确定的

制造催化剂的每一种方法，实际上都是由一系列的操作单元组合而成。为了方便，人们把其中关键而具特色的操作单元的名称定为制造方法的名称。传统的方法有机械混合法、沉淀法、浸渍法、溶液蒸干法、热熔融法、浸溶法（沥滤法）、离子交换法等，现发展的新方法有化学键合法、纤维化法等。机械混合法，将两种以上的物质加入混合设备内混合。此法简单易行，例如转化-吸收型脱硫剂的制造,是将活性组分（如二氧化锰、氧化锌、碳酸锌）与少量粘结剂(如氧化镁、氧化钙)的粉料计量连续加入一个可调节转速和倾斜度的转盘中,同时喷入计量的水、粉料滚动混合粘结,形成均匀直径的球体，此球体再经干燥、焙烧即为成品。沉淀法，此法用于制造要求分散度高并含有一种或多种金属氧化物的催化剂。在制造多组分催化剂时，适宜的沉淀条件对于保证产物组成的均匀性和制造优质催化剂非常重要。通常的方法是在一种或多种金属盐溶液中加入沉淀剂（如碳酸钠、氢氧化钙），经沉淀、洗涤、过滤、干燥、成型、焙烧(或活化),即得最终产品。

③ 化学领域的数据分析方法

1、标准偏差（SD 、Standard Deviation）

一种量度数据分布的分散程度的标准，用以衡量数据值偏离算术平均值的程度。标准偏差越小，这些值偏离平均值就越少，反之亦然。标准偏差的大小可通过标准偏差与平均值的倍率关系来衡量。

标准偏差公式：S = Sqr[∑(xn-x平均)^2 /(n-1)]

Sqr……开平方，^……平方

2、相对标准偏差（RSD、Relative Standard Deviation）

相对标准偏差就是指:标准偏差与测量结果算术平均值的比值,用公式表示如下
RSD=SD/X,其中S为标准偏差,X为测量平均值

3、加标回收率

加标回收实验是化学分析中常用的实验方法,也是重要的质控手段,回收率是判定分析结果准确度的量化指标。加标实验及回收率的计算并不复杂,加标方式可根据不同项目、不同分析方法和不同的需要灵活掌握,回收率的计算也各不相同,因此文献[1 ]只给出回收率(记作R) 计算的定义公式:
R = 加标试样测定值 - 试样测定值/加标量×100 %分析化学

呵呵，具体加标回收率的操作 由于文字太多 就不贴出来了，再说也不知道对你到底是否有用。

如果有用的话，可以去下面的网址查看具体操作

http://hi..com/yyx520/blog/item/5b2560f731afb827730eec6d.html

1 列表法
将实验数据按一定规律用列表方式表达出来是记录和处理实验数据最常用的方法。表格的设计要求对应关系清楚、简单明了、有利于发现相关量之间的物理关系；此外还要求在标题栏中注明物理量名称、符号、数量级和单位等；根据需要还可以列出除原始数据以外的计算栏目和统计栏目等。最后还要求写明表格名称、主要测量仪器的型号、量程和准确度等级、有关环境条件参数如温度、湿度等。

本课程中的许多实验已列出数据表格可供参考，有一些实验的数据表格需要自己设计，表1．7—1是一个数据表格的实例，供参考。

表1．7—1 数据表格实例

杨氏模量实验增减砝码时，相应的镜尺读数

2 作图法
作图法可以最醒目地表达物理量间的变化关系。从图线上还可以简便求出实验需要的某些结果（如直线的斜率和截距值等），读出没有进行观测的对应点（内插法），或在一定条件下从图线的延伸部分读到测量范围以外的对应点（外推法）。此外，还可以把某些复杂的函数关系，通过一定的变换用直线图表示出来。例如半导体热敏电阻的电阻与温度关系为，取对数后得到，若用半对数坐标纸，以lgR为纵轴，以1／T为横轴画图，则为一条直线。

要特别注意的是，实验作图不是示意图，而是用图来表达实验中得到的物理量间的关系，同
时还要反映出测量的准确程度，所以必须满足一定的作图要求。

1）作图要求
（1）作图必须用坐标纸。按需要可以选用毫米方格纸、半对数坐标纸、对数坐标纸或极坐标纸等。

（2）选坐标轴。以横轴代表自变量，纵轴代表因变量，在轴的中部注明物理量的名称符号及其单位，单位加括号。

（3）确定坐标分度。坐标分度要保证图上观测点的坐标读数的有效数字位数与实验数据的有效数字位数相同。例如，对于直接测量的物理量，轴上最小格的标度可与测量仪器的最小刻度相同。两轴的交点不一定从零开始，一般可取比数据最小值再小一些的整数开始标值，要尽量使图线占据图纸的大部分，不偏于一角或一边。对每个坐标轴，在相隔一定距离下用整齐的数字注明分度（参阅图1．7—1）。

（4）描点和连曲线。根据实验数据用削尖的硬铅笔在图上描点，点子可用“＋”、“×”、“⊙”等符号表示，符号在图上的大小应与该两物理量的不确定度大小相当。点子要清晰，不能用图线盖过点子。连线时要纵观所有数据点的变化趋势，用曲线板连出光滑而细的曲线（如系直线可用直尺），连线不能通过的偏差较大的那些观测点，应均匀地分布于图线的两侧。
（5）写图名和图注。在图纸的上部空旷处写出图名和实验条件等。此外，还有一种校正图线，例如用准确度级别高的电表校准低级别的电表。这种图要附在被校正的仪表上作为示值的修正。作校正图除连线方法与上述作图要求不同外，其余均同。校正图的相邻数据点间用直线连接，全图成为不光滑的折线（见图1．7—1）。这是因为不知两个校正点之间的变化关系而用线性插入法作的近似处理。

图1．7—1 校准曲线图示例

2）作图举例
表1．7—2所列数据是测量约利秤弹簧伸长与受力的关系。测量弹簧长度使用带有0.1mm游标的米尺。加外力使用的是5个200mg的4级砝码，其误差限很小，对测量结果的不确定度的影响可以忽略。

表1．7—2 弹簧伸长与受力关系数据表

作图示例见图1．7—2。

图1．7—2 作图示例

如果所作图线是一条直线，可以按以下方法求直线的斜率和截距。

直线方程为y＝ax＋b

其斜率（1．7—1）

在所作直线上选取相距较远的两点P1、P2，从坐标轴上读取其坐标值P1（X1，Y1）和P2（X2，Y2）代入式（1．7—1），可求得斜率a。P1、P2两点一般不取原来测量的数据点。为了便于计算，X1、X2两数值可选取整数。在图上标出选取的P1、P2点及其坐标。斜率的有效数字位数要按有效数字运算规则确定。

图1．7—1例中劲度系数

截距b为x=0时的y值，可直接用图线求出。但有的图线x轴的原点不在图上，用延长图线的办法，如果延得太长，稍有偏斜会导致b有很大误差。这时，可采取从图线上再找一点P3（X3，Y3），利用关系式

求得截距b。

用作图法表述物理量间的函数关系直观、简便，这是它的最大优点。但是利用图线确定函数关系中的参数（如直线的斜率和截距）仅仅是一种粗略的数据处理方法。这是由于：①作图法受图纸大小的限制，一般只能有3、4位有效数字；②图纸本身的分格准确程度不高；③在图纸上连线时有相当大的主观任意性。因而用作图法求取的参数，不可避免地会在测量不确定度基础上增加数据处理过程引起的不确定度。一般情况下，用作图法求取的参数，只用有效数字粗略地表达其准确度就可以了。如果需要确定参数测量结果的不确定度，最好采用直接由数据点去计算的方法（如最小二乘法等）求得。

3）曲线改直
按物理量的关系作出曲线虽然直观，但是作图和从图线中获得有关参数却比较困难。许多函数形式可以经过适当变换成为线性关系，即把曲线改成直线，这样既便于作图，也便于求得有关参数。举例如下。

（1）y＝axb，a、b为常数，则lgy＝lga＋blgx，则lgy～lgx直线的斜率为b，截距为lga。

（2）y＝ae-bx，a、b为常数，则lgy＝lga－bx/2.30，lgy～x直线的斜率为－b/2.30，截距为lga。

（3）y＝abx，a、b为常数，则lgy＝lga＋（lgb）x，lgy～x直线的斜率为lgb，截距为lga。

（4）y2＝2px，p为常数，改变后，y＝±√2px，则y为√x的线性函数。

（5）1/y＝a/x＋b，a、b为常数，则1/y～1/x直线的斜率为a，截距为b。

4）用对数坐标纸作图
在某些情况下，变量变化范围很大，或者两物理量之间的关系为指数函数或幂函数时，利用对数坐标纸作图往往更为方便。对数坐标纸的分度与所表示量的对数值成正比，其每一循环（1，2，3，…，9，1）对应于一个数量级，简称级。用对数坐标纸作图时，可根据数据的覆盖范围选取不同的级。全对数坐标纸两个坐标轴都以对数间距分度；半对数坐标纸仅一个坐标以对数间距分度，而另一坐标仍以毫米均匀分度。

曲线改直例（1）可用全对数坐标纸作图。如用实验研究弹簧振子周期T与振子质量m的关系。令T=Amα，A和α待定，测得振子质量m与振动周期T的数据后，就可以用全对数坐标纸作图，还可从图中确定A与α的值。

图1．7—2是在半对数坐标纸上作的半导体热敏电阻的R～1/T关系图（半导体热敏电阻电阻值随温度变化数据见表1．7—3）。因该元件的电阻温度关系为，在普通坐标纸作图将是一条指数曲线，而在半对数纸上作图即为一条直线。

图1．7—3 半对数坐标纸作图示例

表1．7—3 半导体热敏电阻电阻值随温度变化数据

3 最小二乘法
用作图法处理实验数据获得直线的斜率和截距等重要参数虽然简单明了，但是存在相当大的主观成分，结果也往往因人而异。最小二乘法则是一种比较精确的直线拟合方法。它的依据是：对于等精度测量若存在一条最佳拟合直线，那么各测量值与这条直线上的对应点值之差的平方和应为极小。

这里只考虑最简单的直线拟合问题。假定每个数据点的测量都是等精度的，而且x的测量误差很小，可忽略，只有y的测量存在测量误差。

已知所观测的一组数据点（xi,yi）（i＝1，2，…，n），变量x与y有y＝ax＋b ，并且xi的测量误差远小于yi的测量误差。根据最小二乘原理估计a和b的值，应满足测量值yi和直线上的对应点值（axi＋b）之差的平方和为最小，即

（1．7—3）

确定a，b使式（1．7—3）成立的必要条件是：对a和b的一阶偏导数等于零，即

（1．7—4）

于是有

（1．7—5）

整理后写成

（1．7—6）

式中：

联合求解，得

（1．7—7）

要使式（1．7—3）取极小值还需满足充分条件，即其二阶导数大于零，这里不再证明。

衡量数据点在拟合直线两侧的离散程度，仍用标准偏差表示：

（1．7—8）

Sy表示以拟合直线y＝ax＋b求得的y值的标准不确定度的A类分量值。根据不确定度传递关系，可求得斜率a和截距b的标准不确定度A类分量：

（1．7—8）

必须指出，任何一组观测值（xi,yi）都可以通过式（1．7—7）得到系数a、b，也就是说x和y之间存在线性函数关系是预先设定好的，因此这种关系是否可靠需要验证。可以通过相关系数γ来描述两个变量x、y的线性关系的明显程度。

（1．7—9）

γ是绝对值≤1的数，｜γ｜越大，说明两个变量的线性关系越明显。若｜γ｜≈1，说明xi与yi间线性相关强烈；｜γ｜≈0，说明实验数据点分散，xi与yi无线性关系；γ＞0（或γ＜0）表示y随x增加而增加（或y随x增加而减小）。

4 逐差法
对于自变量等间距变化的数据组，常采用逐差法处理一元线性拟合问题。逐差法与作图法相比，它不像作图法拟合直线具有较大的随意性，比最小二乘法计算简单而结果相近，在物理实验中是常用的数据处理方法。设实验数据组（xi,yi）具有线性关系

y＝ax＋b

xi按等间距变化，并且其测量误差远小于y的测量误差。为了进行逐差法拟合直线，把数据分成两组：

进行等间隔逐差（隔n项）：

再利用y＝ax＋b的关系求得一组斜率值：

a1＝（yn+1－y1）／（xn+1－x1）

a2＝（yn+2－y2）／（xn+2－x2）

…

ai＝（yn+i－yi）／（xn+i－xi）

…

an＝（y2n－yn）／（x2n－xn）

取平均值

（1．7—10）

因为自变量xi等间距变化，且其测量误差可以忽略，则有

（1．7—11）

式中：x为自变量的变化间距；n为逐差间隔数，即为测量次数的1/2。

a的A类不确定度分量

（1．7—12）

由此可见，逐差法处理数据是利用等间隔的数据点连了n条直线，分别求出每条直线的斜率后，再取平均值，得到拟合直线的斜率。

④ 决定元素结合的基本参数

2.5.1.1 衡量原子得失电子的能力的参数

（1）电离能（I）：气态原子（离子）丢掉一个电子所需要的能量。

（2）电负性（X）：X=I+E（E是电子亲和能），电负性可用于度量中性原子得失电子的难易程度。

表2.3已列出了元素在各种价态的相对电负性值，即以X_Li=1.0的相对数值表示，X值愈大，吸引电子的能力愈大，非金属性愈强。

2.5.1.2 原子间的结合方式——化学键类型

（1）离子键：不同元素的原子经得、失电子呈离子状态，离子间的结合力主要为静电引力，称为离子键。由于离子的电子云呈球型对称，离子键无方向性和饱和性，配位数较大，晶体的稳定性与离子电荷和离子半径有关。离子键化合物硬度大、熔点高，但在极性分子溶剂中易溶解。

（2）共价键：原子间的相互作用（结合力）为电子云的相互重叠或穿透，称为共价键。由于电子云相互重叠要求孤对电子，共价键有饱和性和方向性（取决于不成对电子数及其空间取向），配位数较小。共价键化合物熔沸点高，难溶解。

（3）金属键：金属物质中的每一个原子都丢掉一些电子，这些电子在金属物质中可以自由流动，所以金属有良好的导电性和导热性。金属键无方向性和饱和性且离子半径相等或相近，金属晶体为高配位的最紧密堆积结构，配位数通常是8或12。

（4）分子键：分子内部是离子键或共价键，分子间依靠偶极间的作用力相互结合，称为分子键。分子键最弱，分子键化合物熔沸点低，易挥发、易迁移。

上述为化学键的典型类型，自然界常存在多键型化合物，化学键也可以有过渡类型。

元素阴、阳离子间的亲和性，受控于体系的能量最低原则，其根本机制是形成各自最稳定的化学键，因此元素基本的地球化学分类也可以看成是键型的划分。

2.5.1.3 元素的成键规律——电负性控制

（1）元素的电负性。原子是由原子核和核外电子构成的复杂的微观物理化学体系，当基态原子受到物理作用冲击或参加化学反应时，原子与环境间不断进行物质和能量的交换，并自发地调整其内部结构和电子的运动状态，力求与所处的环境达到平衡。原子的这种性质可以理解为原子在化合反应中表现的自洽性（self-consistency）。原子适应外界条件变化的应变能力可以用多种物理化学参数度量，其中最便于应用的是元素的电负性。鲍林提出，用相互化合的两原子的电负性之差可粗略地确定成键后的共价性比例（图 2.8）。根据周期表中各族元素与氢的电负性差异，还可以判断元素在化学反应中的酸碱性特征。即元素的电负性提供了其在自然反应中酸碱度的标度，从而决定了元素的迁移性质和赋存形式。由表2.3 可见，周期表中相对电负性最高的元素是 F（X=4），最低的元素为Cs（X=0.7），也就是说F是酸性最强的元素，Cs是碱性最强的元素。氟原子具最高的电离能和电子亲和能，维护自身电子的能力最强，从其他原子夺取电子的能力也很强，为强电负性元素，是最强的氧化剂。相反，Cs的电离能很低，极易失去电子，为强电正性元素。同一周期的元素由左到右电负性递增，这与同一周期元素从碱到酸的变化是一致的。由表2.3还可以得到如下认识：铂族元素的电离能很高，但仍属于电正性元素，由于它们既不愿失去电子、又不能夺取电子，表现为明显的化学惰性；周期表的右半部从 H、B、Si、As、Te到 Po、At为一条 X=1.8～2.1的对角线，是金属和非金属的分界线，该界线也是元素酸碱性的分界线。分界线及其附近的元素与氧化合时，与氧争夺电子的能力和氢相同，化学上表现为两性。X ＞2 的元素倾向与氧共用电子形成酸根配离子，显酸性，X ＜2 的元素易给出电子，呈简单碱性阳离子形式。可以看出，元素的电负性既反映了原子的电子层结构特征，也决定了元素在结合规律中的亲和性和酸碱性。

图2.8 离子的电负性与化学键性的关系

（2）判断化学键类型的法则。由于化学键类型主要取决于电子云的偏离和重叠程度，因此可以用相互结合原子间的电负性差异来判断化学键类型。鲍林（1960）提出了判断化学键类型的电负性计算公式（式2.1）和经验曲线（图2.8）

地球化学

式中：P为化学键中离子键成分的百分数。戴安娜（1981）提出了判断化学键类型的新准则（表2.7）。如已知相互结合原子间的电负性差值，从表2.7中就可查出化合物中离子键成分的百分数。通过对常见矿物离子键成分的判定（表2.8），可以看出用该方法判定键性的准确性还是比较高的。但以上判定只适用于离子键—共价键过渡性化合物，对具金属键成分的化合物不适用。

表2.7 相互结合原子间的电负性差值和对应离子键成分的百分数

表2.8 一些常见矿物的电负性差值与离子键成分的百分数判断

据电负性差值对元素间结合键性的定性估计，可预测元素的存在状态及活动性。如：

（1）周期表右上角X＞2.1，为强—中电负性元素，以阴离子族为主。这一组元素倾向相互反应或同种原子间反应，形成共价键型化合物H₂O、CO₂、N₂、O₂等。这种分子内部已达到电性平衡，常温下具挥发性，高温下能与金属元素结合形成挥发性化合物，成为矿质的搬运剂。这组元素若与1.7＜X＜2.1的元素结合，ΔX=1.0～1.7，形成共价键为主的酸性化合物或易溶于水的酸根，如等，易在水溶液中迁移。当与之化合的阳离子的X 值比较大时（如 Fe₂O₃、SiO₂、TiO₂等），或阴离子的电负性较低时，则形成难溶的共价键化合物（如 MoS₂、PbS等）。此时只有存在高浓度及高电负性的配合剂时，才能形成复杂配离子迁移。强电负性离子与 X＜1.4 的电正性元素结合时，形成以离子键为主或具过渡型的键。强离子键型化合物（ΔX＞2）大多易溶于水；当ΔX=1.5～2时，因混有不同比例的共价键，则多形成难溶化合物。

（2）X=1.8～2.2，弱电负性，形成金属键或金属键—共价键化合物，难溶。这组元素在周期表中有两个分区：周期表右部的（p 区）和左部的（d、s区）。该组元素在互相化合时（ΔX ＜1）形成金属键化合物；它们与电负性稍低（X=1.4～1.8）的元素化合时形成金属键—共价键过渡型的化合物或金属互化物，如砷钴矿-砷镍矿（CoAs₂-NiAs₂）、锑银矿（Ag₃Sb）、碲金矿（AuTe₂）等，都属难熔化合物。

（3）X＜1.4，电正性元素，相互之间形成金属键化合物，但在自然界不能独立存在。电正性元素只能与阴离子或配阴离子结合生成盐类化合物。其中碱金属化合物的离子键性最强，其硅酸盐类熔点较低，碱金属的各种盐类也多为易溶性盐。因此，电正性元素中碱族元素在地质作用中的迁移能力最强。

元素的电负性决定了元素的成键规律，由元素的成键规律可以将地壳中元素的存在状态和迁移形式简要归纳如下：①气相，由强电负性元素及其金属化合物组成，分子内部为共价键，外部为分子键；②易溶组分，离子键矿物和配合盐类为主；③易熔组分，主要是富碱富硅的硅酸盐类；④难熔组分，非极性键（共价键、金属键）为主的硅酸盐、复杂氧化物和自然金属元素。

硫化物的化学键主要属共价键和金属键或两者的混合键，其原因是：硫离子的半径（S^2-为0.184nm）比氧离子半径（O^2-为0.140 nm）大，硫离子的极化力是氧离子的三倍（Birchenall，1974），这是造成硫化物结构和键型比较复杂的重要因素。金属离子在硫化物中的扩散能力比在其他化合物（如氧化物、硅酸盐等）中要大得多，相应地硫化物中金属离子的活化能要小得多，有利于硫化物矿物在各种介质中的分解破坏。

各种化学键型的能量差异是很显着的，它们的能量级次大致如下（苏勉曾，1987）：①离子晶体的键能，800 kJ／mol；②共价键和金属键，约为80 kJ／mol；③分子键，8 kJ／mol。硫化物中硫离子的活化能相对较高，如辉银矿中硫离子的活化能约为100.4～110 kJ／mol，这可能与硫离子半径较大、运移比较困难有关。

2.5.1.4 原子的大小和离子半径

晶体是由大量微观物质单位（原子、离子、分子等）按一定规则有序排列的结构，因此可以从结构单位的大小来研究排列规则和晶体形态。

早期曾形成原子是刚性球体以及离子半径的概念。Bragg（1920）、鲍林（1927）、戈尔德施密特（1934）、阿伦斯（1952）、Белов（1954）、Бокий（博基，1971）、Whittaker（1966）和Shannon（香农，1969、1976）等十几位晶体化学家和地球化学家都据此测算过元素的离子半径。

离子有一定的大小、离子半径具加和性的观念曾比较成功地说明了以离子键结合为主的体系（离子晶体、熔浆、水溶液）中离子的行为和结构，如晶体中原子的最紧密堆积原理、配位多面体结构、离子间类质同象现象以及胶体对离子的吸附规律等。但地球化学家很快意识到，原子的大小并不是一成不变的，随化学键性、原子的价态、配位模型，以及环境温度、压力等条件的变化，原子和离子半径相应也有变化，因此分出了离子半径、共价半径、金属半径以至分子半径等，构成了一个复杂的半径体系。实际上元素的原子和离子半径并不是一个固定值，它们是原子和离子在化合物中电子云的作用范围。

离子晶体中正负离子中心的间距等于正负离子半径之和，正负离子中心的距离可以通过X光衍射法测得。现有离子半径主要是通过理论计算法和实测法获得的。理论计算只考虑核电荷对外层电子的吸引力，不考虑其他原子的影响，称为绝对半径，只有理论意义；实测半径通过核外电子吸引力结合球型离子紧密堆积模型计算获得。

实测半径的方法很多，其中最常用的有戈尔德施密特法和的鲍林离子半径法。

戈尔德施密特法：由球形离子堆积的几何观点来计算半径。其原理是将离子晶体视为球形负离子的最紧密堆积，其中的空隙为正离子所占据；正、负离子之间相互紧密接触。具体方法是根据测定出的离子间距或晶格常数来确定离子半径。戈尔德施密特用X射线实测离子间的距离，并将 F^-离子半径和 O^2-半径分别定为0.133 nm和0.132 nm，据此来推算其他离子的半径（表2.9）。戈尔德施密特（1934）提出的离子半径至今在地球化学工作中还常被引用。

表2.9 元素离子半径表（CN=6）（单位：0.1 nm）

续表

表2.9所列的是配位数为6的NaCl构型的半径值，对于配位数不等于6的构型，离子半径需用表2.10中的系数进行换算。例如 CsI构型配位数为8，由表2.9得知Cs⁺与I^-的离子半径之和为0.385 nm，乘以系数1.03换算后为0.397 nm，这与实验测得CsI晶体的离子间距离0.396 nm相当一致。

香农和普鲁伊特（Shannon和Prewitt）1969年提出了“有效”离子半径表，1976年又进行了补充和修订。香农等指出：晶体中原子的间距和有效离子半径受配位数、电荷、电子的自旋态（第一过渡族）、阴离子的配位数、共价键性等因素的影响。他们区别了离子的不同状态，并计算出了目前最详尽的半径体系表。

表2.10 不同配位数相对于配位数为6的NaCl构型的半径比

香农等确定离子半径的基本原理仍与戈尔德施密特的实测半径方法相同，但将分别定为0.14 nm和0.133 nm来作为参考标准。计算时使用了已测定的1000多个氧化物和氟化物原子间距数据。香农和普鲁伊特认为该数据有统计代表性，更适用于氧化物和氟化物矿物。

尽管各家所给出的半径表值不同，但在周期表中的元素半径的总体变化规律是一致的，具体表现为：①同一周期元素，随原子序数增大离子半径减小；②同一族元素，从上向下随原子的电子层增加，离子的半径增大；③在周期表的左上方到右下方的对角线上，离子半径相近或相等；④镧系元素（稀土元素REE）的离子半径从La³⁺的0.103 nm到Lu³⁺的0.086 nm逐步缩小，称为“镧系收缩”，“镧系收缩”和新增加电子充填在外第三层十轨道上，导致稀土元素化学性质相似和离子半径相近，因而紧密共生，这一规律还影响到镧系之后的Ⅴ、Ⅵ两周期的同族元素离子半径相似或相等；⑤同一元素阳离子的离子半径小于原子半径，高正电荷离子的半径较小，阴离子半径大于原子半径，负电荷增加离子半径增大，因此同一元素阴离子的半径比阳离子大得多，如0.029 nm，，又如0.061 nm，等，一般阴离子半径在 0.13～0.20 nm，而阳离子的半径在0.01～0.165 nm。

2.5.1.5 原子和离子的其他性质

（1）配位数：原子（金属晶体）或离子（离子晶体）周围紧邻的原子或异号离子数称为配位数。离子晶体的配位数取决于相互结合离子的半径比率，在离子型晶体中只有阴阳离子完全紧密接触时，晶体才是稳定的。配位数从几何学上反映了化合物的稳定性，也决定了晶体的外部形态。如NaCl和PbS都是6次配位，为正方晶体；CsCl是12次配位，形态就与NaCl完全不同。配位数和配位多面体的形态受化学键极性、共价键的数目和方向性的影响。此外，配位数还受温度、压力和组分浓度等条件的影响。香农提出了阴离子配位数的计算法。设化合物类型为：PA_pQB_qYX_y，式中A、B为阳离子，X为阴离子；P、Q、Y为各离子的配位数；p、q、y为系数。如镁橄榄石分子式为Mg₂SiO₄，式中A、B为Mg、Si，X为O；p、q和y分别为2、1和4；P、Q分别为6和4。根据电中性原理，存在：

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将已知值代入上式，可得O^2-的配位数Y为：Y=1/4（12+4）=4。

（2）极化：在外电场作用下，原子或离子电子云的大小、形状发生变化的现象称为极化。当原子或离子的极化性增强时，将引起离子键向共价键过渡、配位数减小、离子半径减小和化合物溶解度降低，有些化合物的挥发性也会因此增大。如在AgCl晶体中Ag+Cl的理论半径应为3.33，但实测为2.99，这就是极化导致离子半径减小的例子。

（3）离子电位：离子电位是表征离子电场强度的参数，离子电位（π）等于离子的电荷与半径之比值，它决定了元素的存在形式和迁移能力。其定义公式：

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元素的酸碱性也可以用离子电位近似衡量，离子电位对元素的存在形式和酸碱性的控制将在第2.6节做进一步介绍。

（4）晶格能：相互远离的离子结合生成离子晶体时释放的能量称为晶格能，它是度量晶格稳定性的参数。影响晶格能大小的因素有电荷、半径和配位数等。电荷高、半径小和配位数大的离子，其晶格能大。

2.5.1.6 离子的性质

离子是元素在自然界的一种存在状态，离子不但存在于晶体中，还存在于溶液和熔体中。离子最基本的性质是带有电荷，离子的行为受离子的性质和环境条件的控制。离子分为简单离子和配位离子。

在离子体系中正、负电荷总数相等，体系保持电中性。离子体系的电中性原理是离子体系遵循的基本原理之一。在阳离子 M 与阴离子 X 结合形成的型离子化合物中，阴、阳离子的总电荷相等：

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上式称为价键规则。式中a、b为阳、阴离子的电价；m、x为阳、阴离子数。价键规则在类质同象晶体结构中，表现为置换反应中的电价补偿法则。电中性原理在水溶液（及熔体）体系中表现为体系的正、负离子的总摩尔数相等，它制约着水溶液体系化合物的电离、配位和溶解、沉淀等反应的进行。

⑤ 化学反应的反应级数是怎样确定的

零级反应：反应速率与物质浓度无关者称为零级反应。

一级反应：凡是反应速率只与物质浓度的一次方成正比者，称为一级反应。

二级反应：反应速率和物质浓度的二次方成正比者，称为二级反应。

三级反应：反应速率和物质浓度的三次方成正比者，称为三级反应。

对于特定的化学反应，反应级数被定义为速率方程中各浓度项的幂次之和。反应级数由化学反应机理决定，反应机理描述了反应的各瞬间阶段，这些瞬间反应会产生中间物，从而可以控制反应级数。反应级数在探讨反应机理的研究中有重要意义。

(5)化学实验如何确定关键参数扩展阅读：

反应级数性质

一般而言，基元反应中反应物的级数与其计量系数一致；非基元反应则可能不同，其反应级数都是实验测定的，而且可能因实验条件改变而发生变化。

例如，蔗糖的水解是二级反应，但是当反应体系中水的量很大时，反应前后体系中水的量可认为未改变，则此反应变现为一级反应。

在不同级数的速率方程中，速率常数k的单位不一样，一般为Ln-1·mol1-n·s-1，n为反应的反应级数。

基元反应和简单反应的反应级数n可以是整数一、二、三级（只有少数反应为三级），而复杂反应的反应级数n也可以是分数、负数和零级（光化反应、表面催化反应一般是零级）。

负数级表示增加该物质的浓度反而使反应速率下降。但反应速率方程不具有简单的浓度乘积形式者，反应级数的概念就失去了意义。

⑥ 化学实验的问题，参数怎么确定

反应都是遵循化学方程式反应的啊，根据化学方程式中化合物的分子量和摩尔数计算每个试剂的用量，和反应条件，一个试剂多放少放都会影响产物的收率

⑦ 化学设计实验时必须明确哪些内容

1、明确实验的原理（化学方程式）和发生反应所需要的温度、是否需要催化剂、反应物和生成物等。
2、明确发生的化学反应是否会产生危险（如爆炸等）。
3、实验所需要的步骤，必须要提前就查好资料弄清楚，并且要记在心上，而不是一边做实验一边看实验步骤，这样可能会对实验产生影响。
4、实验的目的：弄清楚为什么要做实验。
5、实验结果的记录：如何记录、记录那些数据等。
6、实验结果和步骤的反思：哪里需要改良或者可能有更好的实验原理等。

⑧ 高中化学实验步骤

高中化学实验的方法有哪些?做实验的注意事项

我们从到了七年级就开始学习化学,但是学过的孩子们应该都知道,在初中只是先接触一下,到了高中化学才开始真正的学习,但是学习化学就会做实验,做实验的方式都有什么?

化学实验仪器

在上面的文章当中我给你们说了很多关于高中化学实验有哪些方法的类别,我相信大家应该也都知道了,每个实验都有它适合的方法,你们一定要择选适宜他的方式,还要注意一些事项.