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。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。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

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。

## 原子半径的周期性

原子半径在同一族内从上到下递増，在同一元素周期内从左到右递减。造成这种现象的部分原因是电子的分布不是完全自由的。原子内部的电子按照电子层排列，每个电子层只能容纳固定数量的电子。元素周期表的每个一新的周期和一个新的电子层对应，离原子核也越来越远。

原子核的电荷是另一个和原子半径相关的重要因素，随着原子序数Z的增加，原子核电荷增加。原子核的电荷是正的，吸引负电子。在一个元素周期内，原子核的电荷增加，而新增加的电子在同一层里，导致电子层的半径减小（对于主族元素来说，同周期电子层数相同的原子，随着原子序递增，后续电子填充在最外层，内层电子没有变化，内层电子对最外层电子的排斥力变化不大，反而因核电荷数的增加，原子核对最外层电子的吸引力也增加，导致最外层电子运动区域往核靠近，原子半径减小。），从而影响到原子半径的减小。

遮蔽效应也是重要因素。内层电荷对外层电荷的排斥力，将外层电荷“向外推”。

原子半径的主要三个因素可以总结如下：

因素｜原理｜随……而增加｜倾向｜效果

电子层｜量子力学｜－｜原子半径↑｜同一族的原子半径从上而下增加

核电荷｜原子核质子对电荷的吸引力｜原子序数｜原子半径↓｜同一周期的原子半径从左而右减少

遮蔽效应｜内层电荷对外层电荷的排斥力｜电子层数目｜原子半径↑｜减弱第二个因素

## 原子半径的获得方法

### 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硅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砹127｜Rn氡120

7｜Fr钫240｜Ra镭215｜△锕系｜Rf𬬻｜Db𬭊｜Sg𬭳｜Bh𬭛｜Hs𬭶｜Mt鿏｜Ds𫟼｜Rg𬬭｜Cn鿔｜Uut鿭｜Fl𫓧｜Uup镆｜Lv𫟷｜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镎175｜Pu钚175｜Am镅175｜Cm锔｜Bk锫｜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硅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砹127｜Rn氡120

7｜Fr钫｜Ra镭｜△锕系｜Rf𬬻｜Db𬭊｜Sg𬭳｜Bh𬭛｜Hs𬭶｜Mt鿏｜Ds𫟼｜Rg𬬭｜Cn鿔｜Uut鿭｜Fl𫓧｜Uup镆｜Lv𫟷｜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镎｜Pu钚｜Am镅｜Cm锔｜Bk锫｜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