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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。^[1] 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。^[2]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^[3]

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。造成這種現在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层排列，每個電子層只能容纳固定数量的電子。^[4]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径相關的重要因素，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，導致電子層的半径减小，從而影響到原子半径的减小。

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」。

原子半径的主要三個因素可以總結如下：

原子半径的获得方法^[5]

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。

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。

参考： E. Clementi, D.L.Raimondi, 和 W.P. Reinhardt, 《化学物理期刊》（J. Chem. Phys） 1963, 38, 2686.

参考资料