原子半徑

原子半徑通常指原子的尺寸，並不是一個精確的物理量，並且在不同的環境下數值也不同。一個特定的原子的半徑值和所選用的原子半徑的定義相關，而在不同的環境下給原子半徑不同定義比統一的定義更合適。

術語原子半徑本身就有疑問：可能指一個自由原子的尺寸，或者可能用作原子（包括分子中的原子和自由原子）尺寸不同測量方式的一個籠統的術語。在下文中，這個術語還包括離子半徑，主要是因為共價鍵和離子鍵區別不大。而原子的定義「能區分出化學元素的最小粒子」本身就比較含糊，包括了自由原子以及與其它相同或不同原子一起組成化學物的原子。除了離子半徑，其他可能指代的半徑值包括玻爾半徑，范德華半徑，共價半徑和金屬半徑等。

原子半徑完全由電子決定，原子核的大小為是電子云的十萬分之一。值得注意的是原子核沒有固定的位置，而電子云沒有固定的邊界。

雖然有上述的困難，目前還是有很多的測量原子（包括離子）的方法，這些方法通常基於實驗測量和計算方式的結合。目前普遍認為原子像一個球體，尺寸在30–300皮米之間，在元素周期表中的原子半徑變化有規律可循，從而對元素的化學特性造成影響。

## 原子半徑的定義

### 范德華半徑

晶體中，沒有成鍵而是通過范德華力結合的兩原子，其核間距的一半即為范德華半徑（又稱范氏半徑）。

### 離子半徑

離子鍵長等於兩離子半徑的和。

### 金屬半徑

金屬晶體中，相鄰金屬原子核間距一半即為金屬半徑。

### 玻爾半徑

由玻爾原子模型推測的最低能量電子軌道的半徑。

## 原子半徑的周期性

原子半徑在同一族內從上到下遞増，在同一元素周期內從左到右遞減。造成這種現象的部分原因是電子的分布不是完全自由的。原子內部的電子按照電子層排列，每個電子層只能容納固定數量的電子。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，隨著原子序數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。在一個元素周期內，原子核的電荷增加，而新增加的電子在同一層裡，導致電子層的半徑減小（對於主族元素來說，同周期電子層數相同的原子，隨著原子序遞增，後續電子填充在最外層，內層電子沒有變化，內層電子對最外層電子的排斥力變化不大，反而因核電荷數的增加，原子核對最外層電子的吸引力也增加，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減小。

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

## 原子半徑的獲得方法

### 測量宏觀物質

原子半徑可通過測量固體單質的密度，計算出1 mol物質的體積，再除以阿伏伽德羅常數，便可粗略的獲得原子半徑。

### 量子力學

由原子的核電荷數，電子數，電子云分布狀況等，給出原子半徑的定義。

### 測定結構

測定原子形成各種分子或固體後的核間距。同種原子，核間距除以2，即可獲得相應的原子半徑；異種原子，由已知一種原子半徑，可計算出另一種原子半徑。

大多數書籍所附的原子半徑，由此法測出。

## 傳統方法測量的原子半徑

下表為傳統方法測量的原子半徑，單位皮米，誤差為5皮米。

族（縱向）｜1｜2｜3｜4｜5｜6｜7｜8｜9｜10｜11｜12｜13｜14｜15｜16｜17｜18

周期 （橫向）

1｜H氫25｜He氦31

2｜Li鋰145｜Be鈹105｜B硼85｜C碳70｜N氮65｜O氧60｜F氟50｜Ne氖38

3｜Na鈉180｜Mg鎂150｜Al鋁125｜Si矽110｜P磷100｜S硫100｜Cl氯100｜Ar氬71

4｜K鉀220｜Ca鈣180｜Sc鈧160｜Ti鈦140｜V釩135｜Cr鉻140｜Mn錳140｜Fe鐵140｜Co鈷135｜Ni鎳135｜Cu銅135｜Zn鋅135｜Ga鎵130｜Ge鍺125｜As砷115｜Se硒103｜Br溴94｜Kr氪88

5｜Rb銣235｜Sr鍶200｜Y釔180｜Zr鋯155｜Nb鈮145｜Mo鉬145｜Tc鎝135｜Ru釕130｜Rh銠135｜Pd鈀140｜Ag銀160｜Cd鎘155｜In銦155｜Sn錫145｜Sb銻145｜Te碲140｜I碘140｜Xe氙108

6｜Cs銫260｜Ba鋇215｜▲鑭系｜Hf鉿155｜Ta鉭145｜W鎢135｜Re錸135｜Os鋨130｜Ir銥135｜Pt鉑135｜Au金135｜Hg汞150｜Tl鉈190｜Pb鉛180｜Bi鉍160｜Po釙190｜At砈127｜Rn氡120

7｜Fr鍅240｜Ra鐳215｜△錒系｜Rf鑪｜Db𨧀｜Sg𨭎｜Bh𨨏｜Hs𨭆｜Mt䥑｜Ds鐽｜Rg錀｜Cn鎶｜Uut鉨｜Fl鈇｜Uup鏌｜Lv鉝｜UusTs｜UuoOg

鑭系元素｜▲｜La鑭195｜Ce鈰185｜Pr鐠185｜Nd釹185｜Pm鉕185｜Sm釤185｜Eu銪185｜Gd釓180｜Tb鋱175｜Dy鏑175｜Ho鈥175｜Er鉺175｜Tm銩175｜Yb鐿175｜Lu鑥175

錒系元素｜△｜Ac錒195｜Th釷180｜Pa鏷180｜U鈾175｜Np錼175｜Pu鈽175｜Am鋂175｜Cm鋦｜Bk鉳｜Cf鉲｜Es鑀｜Fm鐨｜Md鍆｜No鍩｜Lr鐒

包含傳統方法測量原子半徑的元素周期表，單位皮米，誤差5皮米。

參見元素周期表參考： J.C. Slater, 《化學物理期刊》（J. Chem. Phys） 1964, 41, 3199.

## 通過計算得到的原子半徑

下表為通過計算得的原子半徑，單位皮米。

族（縱向）｜1｜2｜3｜4｜5｜6｜7｜8｜9｜10｜11｜12｜13｜14｜15｜16｜17｜18

周期 （橫向）

1｜H氫53｜He氦31

2｜Li鋰167｜Be鈹112｜B硼87｜C碳67｜N氮56｜O氧48｜F氟42｜Ne氖38

3｜Na鈉190｜Mg鎂145｜Al鋁118｜Si矽111｜P磷98｜S硫88｜Cl氯79｜Ar氬71

4｜K鉀243｜Ca鈣194｜Sc鈧184｜Ti鈦176｜V釩171｜Cr鉻166｜Mn錳161｜Fe鐵156｜Co鈷152｜Ni鎳149｜Cu銅145｜Zn鋅142｜Ga鎵136｜Ge鍺125｜As砷114｜Se硒103｜Br溴94｜Kr氪88

5｜Rb銣265｜Sr鍶219｜Y釔212｜Zr鋯206｜Nb鈮198｜Mo鉬190｜Tc鎝183｜Ru釕178｜Rh銠173｜Pd鈀169｜Ag銀165｜Cd鎘161｜In銦156｜Sn錫145｜Sb銻133｜Te碲123｜I碘115｜Xe氙108

6｜Cs銫298｜Ba鋇253｜▲鑭系｜Hf鉿208｜Ta鉭200｜W鎢193｜Re錸188｜Os鋨185｜Ir銥180｜Pt鉑177｜Au金174｜Hg汞171｜Tl鉈156｜Pb鉛154｜Bi鉍143｜Po釙135｜At砈127｜Rn氡120

7｜Fr鍅｜Ra鐳｜△錒系｜Rf鑪｜Db𨧀｜Sg𨭎｜Bh𨨏｜Hs𨭆｜Mt䥑｜Ds鐽｜Rg錀｜Cn鎶｜Uut鉨｜Fl鈇｜Uup鏌｜Lv鉝｜UusTs｜UuoOg

鑭系元素｜▲｜La鑭226｜Ce鈰210｜Pr鐠247｜Nd釹206｜Pm鉕205｜Sm釤238｜Eu銪231｜Gd釓233｜Tb鋱225｜Dy鏑228｜Ho鈥226｜Er鉺226｜Tm銩222｜Yb鐿222｜Lu鑥217

錒系元素｜△｜Ac錒｜Th釷｜Pa鏷｜U鈾｜Np錼｜Pu鈽｜Am鋂｜Cm鋦｜Bk鉳｜Cf鉲｜Es鑀｜Fm鐨｜Md鍆｜No鍩｜Lr鐒

包含計算得到的原子半徑的元素周期表，單位皮米。

參見元素周期表