原子尺寸的周期律

王中泰

原子尺寸的周期律

在原子中，原子核的大小是电子云的十万分之一，因此原子的尺寸是由电子决定的。

值得注意的是，原子核没有固定的位置，电子云则更是没有固定的边界。那么我们要怎么知道原子的大小到底是多少呢？由于电子云的分布是接近球形的，所以我们可以假设原子是一个小球。


如果原子小球是不会变形的，那么小球的半径也就是原子的半径了（范德华半径）。





原子半径示意图那么是不是原子序数越高（电子越多），原子尺寸就会越大呢？在元素周期表中中，每个元素都属于特定的族和周期。


同族的元素有相同的最外层电子数，而同周期的元素则有相同的电子层数（主量子数n）。


对于原子尺寸而言，最主要的决定因素就是电子层数。电子填充的轨道层数越多，原子半径也就越大。所以，在同族元素中（从上到下），原子半径会逐渐增大。而对于电子层数相同的同周期元素而言，核电荷数越多，则原子核对电子的吸引力就会越强，电子云收缩得也就更剧烈。


因此，在同周期元素中（从左到右），原子半径会逐渐减小。





原子半径周期律对于稀有气体这类的单原子分子，范德华半径与实际情况符合的很好。但是大多数原子都是以多原子分子形态存在的（比如氢气、氧气）。在
这种情况下，原子之间会共享一部分电子来达到更稳定的状态（共价键）。


这种共享电子的方式会导致电子云的部分重叠，于是对应的原子半径就会更小一点。





共价键导致原子之间的交错PS：由于相对论效应、轨道杂化等因素的存在，会有一些例外的情况存在。