原子半径

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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]

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。

目录 1 原子半径的周期性 2 传统方法测量的原子半径 3 通过计算得到的原子半径 4 参考资料

[编辑] 原子半径的周期性

原子半径在同一元素周期内从左到右递减，在同一族内从上到下递增。造成这种现在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。^[3]元素周期表的每一个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，从而影响到原子半径的减小。

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：

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向上而下增加
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向左而右減少
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

[编辑] 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

2

Li 锂 145

Be 铍 105

B 硼 85

C 碳 70

N 氮 65

O 氧 60

F 氟 50

Ne 氖

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 115

Br 溴 115

Kr 氪

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

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

Rn 氡

7

Fr 钫

Ra 镭 215

** 锕系

Rf 钅卢

Db 钅杜

Sg 钅喜

Bh 钅波

Hs 钅黑

Mt 钅麦

Ds 鐽

Rg 錀

Uub Uub

Uut Uut

Uuq Uuq

Uup Uup

Uuh Uuh

Uus Uus

Uuo Uuo

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.

[编辑] 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

Rn 氡 120

7

Fr 钫

Ra 镭

** 锕系

Rf 钅卢

Db 钅杜

Sg 钅喜

Bh 钅波

Hs 钅黑

Mt 钅麦

Ds 鐽

Rg 錀

Uub Uub

Uut Uut

Uuq Uuq

Uup Uup

Uuh Uuh

Uus Uus

Uuo Uuo

镧系元素

*

La 镧

Ce 铈

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

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

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

[编辑] 参考资料