原子半径

原子半径通常指原子的尺寸，并不是一个精确的物理量，并且在不同的环境下数值也不同。F·艾伯特·科顿、杰弗里·威尔金森（1988年）《Advanced Inorganic Chemistry》（第五版），纽约：Wiley. ISBN 0-471-84997-9，第1385页。 一个特定的原子的半径值和所选用的原子半径的定义相关，而在不同的环境下给原子半径不同定义比统一的定义更合适。

术语原子半径本身就有疑问：可能指一个自由原子的尺寸，或者可能用作原子（包括分子中的原子和自由原子）尺寸不同测量方式的一个笼统的术语。在下文中，这个术语还包括离子半径，主要是因为共价键和离子键区别不大。而原子的定义“能区分出化学元素的最小粒子”本身就比较含糊，包括了自由原子以及与其它相同或不同原子一起组成化学物的原子。 国际纯化学与应用化学联盟（1990年），《Nomenclature of Inorganic Chemistry》，Oxford: Blackwell Scientific. ISBN 0-632-02494-1，第35页。除了离子半径，其他可能指代的半径值包括玻尔半径，范德华半径，共价半径和金属半径等。

原子半径完全由电子决定，原子核的大小为是电子云的十万分之一。值得注意的是原子核没有固定的位置，而电子云没有固定的边界。

虽然有上述的困难，目前还是有很多的测量原子（包括离子）的方法，这些方法通常基于实验测量和计算方式的结合。目前普遍认为原子像一个球体，尺寸在30–300皮米之间，在元素周期表中的原子半径变化有规律可循，从而对元素的化学特性造成影响。

 原子半径的定义 
 范德华半径Pauling, L. (1945). The Nature of the Chemical Bond (2nd ed.). Cornell University Press. LCCN 42034474. 
晶体中，没有成键而是通过范德华力结合的两原子，其核间距的一半即为范德华半径（又称范氏半径）。

 离子半径 
离子键长等于两离子半径的和。

 金属半径 
金属晶体中，相邻金属原子核间距一半即为金属半径。

 玻尔半径 
由玻尔原子模型推测的最低能量电子轨道的半径。

 原子半徑的周期性 
原子半徑在同一族内從上到下遞増，在同一元素周期内從左到右遞減。造成這種現象的部分原因是電子的分布不是完全自由的。原子内部的電子按照電子層排列，每個電子層只能容纳固定数量的電子。Tipler, Paul & Ralph Llewellyn（2003年），《現代物理》（Modern Physics），第四版，New York: W. H. Freeman and Company，ISBN 0-7167-4345-0。元素周期表的每個一新的周期和一個新的電子層對應，離原子核也越來越遠。

原子核的電荷是另一個和原子半徑相關的重要因素，随着原子序數Z的增加，原子核電荷增加。原子核的電荷是正的，吸引負電子。在一個元素周期内，原子核的电荷增加，而新增加的電子在同一層裡，導致電子層的半徑减小（對于主族元素来说，同周期電子層数相同的原子，随着原子序遞增，後續電子填充在最外層，内層電子没有變化，内層電子對最外層電子的排斥力變化不大，反而因核電荷数的增加，原子核對最外層电子的吸引力也增加，導致最外層電子運動區域往核靠近，原子半徑減小。），從而影響到原子半徑的减小。

遮蔽效應也是重要因素。內層電荷對外層電荷的排斥力，將外層電荷「向外推」。

原子半徑的主要三個因素可以總結如下：
 因素  原理  隨……而增加  傾向  效果 電子層  量子力學  －  原子半徑↑  同一族的原子半徑從上而下增加 核電荷  原子核質子對電荷的吸引力  原子序數  原子半徑↓  同一周期的原子半徑從左而右減少 遮蔽效應  內層電荷對外層電荷的排斥力  電子層數目  原子半徑↑  減弱第二個因素

 原子半径的获得方法北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室. 无机化学（第四版）. 北京: 高等教育出版社. 
 测量宏观物质 
原子半径可通过测量固体单质的密度，计算出1 mol物质的体积，再除以阿伏伽德罗常数，便可粗略的获得原子半径。

 量子力学 
由原子的核电荷数，电子数，电子云分布状况等，给出原子半径的定义。

 测定结构 
测定原子形成各种分子或固体后的核间距。同种原子，核间距除以2，即可获得相应的原子半径；异种原子，由已知一种原子半径，可计算出另一种原子半径。
大多数书籍所附的原子半径，由此法测出。

 传统方法测量的原子半径 
下表为传统方法测量的原子半径，单位皮米，误差为5皮米。
 族（纵向） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 周期 （横向）  1 H氢25  He氦31 2 Li锂145 Be铍105  B硼85 C碳70 N氮65 O氧60 F氟50 Ne氖38 3 Na钠180 Mg镁150  Al铝125 Si-{zh-hans:硅;zh-hk:矽;zh-tw:矽;}-110 P磷100 S硫100 Cl氯100 Ar氩71 4 K钾220 Ca钙180 Sc钪160 Ti钛140 V钒135 Cr铬140 Mn锰140 Fe铁140 Co钴135 Ni镍135 Cu铜135 Zn锌135 Ga镓130 Ge锗125 As砷115 Se硒103 Br溴94 Kr氪88 5 Rb铷235 Sr锶200 Y钇180 Zr锆155 Nb铌145 Mo钼145 Tc锝135 Ru钌130 Rh铑135 Pd钯140 Ag银160 Cd镉155 In铟155 Sn锡145 Sb锑145 Te碲140 I碘140 Xe氙108 6 Cs铯260 Ba钡215  ▲镧系 Hf铪155 Ta钽145 W钨135 Re铼135 Os锇130 Ir铱135 Pt铂135 Au金135 Hg汞150 Tl铊190 Pb铅180 Bi铋160 Po钋190 At-{zh-hans:砹;zh-hk:砈;zh-tw:砈;}-127 Rn氡120 7 Fr钫240  Ra镭215  △锕系 Rf-{zh-hans:; zh-hant:鑪; zh-hk:鑪;}-  Db-{zh-hans:; zh-hant:𨧀; zh-hk:𨧀;}-  Sg-{zh-hans:; zh-hant:𨭎; zh-hk:𨭎;}-  Bh-{zh-hans:; zh-hant:𨨏; zh-hk:𨨏;}-  Hs-{zh-hans:; zh-hant:𨭆; zh-hk:𨭆;}-  Mt-{zh-hans:; zh-hant:䥑; zh-hk:䥑;}-  Ds鐽  Rg錀  Cn鎶  Uut鉨  Fl鈇  Uup镆  Lv鉝  UusTs  UuoOg      镧系元素  ▲  La镧195 Ce铈185 Pr镨185 Nd钕185 Pm钷185 Sm钐185 Eu铕185 Gd钆180 Tb铽175 Dy镝175 Ho钬175 Er铒175 Tm铥175 Yb镱175 Lu镥175  锕系元素  △  Ac锕195 Th钍180 Pa镤180 U铀175 Np錼175 Pu鈽175 Am鋂175 Cm锔  Bk鉳  Cf锎  Es锿  Fm镄  Md钔  No锘  Lr铹  
包含传统方法测量原子半径的元素周期表，单位皮米，误差5皮米。

参见元素周期表
参考： J.C. Slater, 《化学物理期刊》（J. Chem. Phys） 1964, 41, 3199.

 通过计算得到的原子半径 
下表为通过计算得的原子半径，单位皮米。
 族（纵向） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 周期 （横向）  1 H氢53  He氦31 2 Li锂167 Be铍112  B硼87 C碳67 N氮56 O氧48 F氟42 Ne氖38 3 Na钠190 Mg镁145  Al铝118 Si-{zh-hans:硅;zh-hk:矽;zh-tw:矽;}-111 P磷98 S硫88 Cl氯79 Ar氩71 4 K钾243 Ca钙194 Sc钪184 Ti钛176 V钒171 Cr铬166 Mn锰161 Fe铁156 Co钴152 Ni镍149 Cu铜145 Zn锌142 Ga镓136 Ge锗125 As砷114 Se硒103 Br溴94 Kr氪88 5 Rb铷265 Sr锶219 Y钇212 Zr锆206 Nb铌198 Mo钼190 Tc锝183 Ru钌178 Rh铑173 Pd钯169 Ag银165 Cd镉161 In铟156 Sn锡145 Sb锑133 Te碲123 I碘115 Xe氙108 6 Cs铯298 Ba钡253  ▲镧系 Hf铪208 Ta钽200 W钨193 Re铼188 Os锇185 Ir铱180 Pt铂177 Au金174 Hg汞171 Tl铊156 Pb铅154 Bi铋143 Po钋135 At-{zh-hans:砹;zh-hk:砈;zh-tw:砈;}-127 Rn氡120 7 Fr钫  Ra镭   △锕系 Rf-{zh-hans:; zh-hant:鑪; zh-hk:鑪;}-  Db-{zh-hans:; zh-hant:𨧀; zh-hk:𨧀;}-  Sg-{zh-hans:; zh-hant:𨭎; zh-hk:𨭎;}-  Bh-{zh-hans:; zh-hant:𨨏; zh-hk:𨨏;}-  Hs-{zh-hans:; zh-hant:𨭆; zh-hk:𨭆;}-  Mt-{zh-hans:; zh-hant:䥑; zh-hk:䥑;}-  Ds鐽  Rg錀  Cn鎶  Uut鉨  Fl鈇  Uup镆  Lv鉝  UusTs  UuoOg      镧系元素  ▲  La镧226 Ce铈210 Pr镨247 Nd钕206 Pm钷205 Sm钐238 Eu铕231 Gd钆233 Tb铽225 Dy镝228 Ho钬226 Er铒226 Tm铥222 Yb镱222 Lu镥217  锕系元素  △  Ac锕  Th钍  Pa镤  U铀  Np錼  Pu鈽  Am鋂  Cm锔  Bk鉳  Cf锎  Es锿  Fm镄  Md钔  No锘  Lr铹  
包含计算得到的原子半径的元素周期表，单位皮米。

参见元素周期表

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 参考资料 

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