Bán kính của nguyên tử

Bán kính nguyên tử của một nguyên tố hóa học là kích thước nguyên tử của nguyên tố đó, thường là khoảng cách trung bình từ tâm hạt nhân đến ranh giới ngoài cùng của đám mây electron. Do đây không phải là một thực thể vật lý rõ ràng, nên có nhiều định nghĩa khác nhau về bán kính nguyên tử. Ba định nghĩa phổ biến là bán kính Van der Waals, bán kính ion và bán kính cộng hóa trị, tương ứng với 3 loại liên kết hóa học.

Tùy thuộc vào định nghĩa, thuật ngữ có thể áp dụng cho các nguyên tử cô lập hoặc trong trạng thái vật chất kết chặt, liên kết cộng hóa trị trong phân tử hoặc trong trạng thái kích thích và ion hóa. Giá trị có thể thu thập từ các thí nghiệm hoặc tính toán từ các mô hình lý thuyết. Theo một số định nghĩa, giá trị bán kính phụ thuộc vào trạng thái của nguyên tử.

Các electron không có quỹ đạo xác định hoặc dải xác định rõ ràng. Thêm vào đó, vị trí chúng phân phối xác suất với tần suất giảm dần khi đi xa hạt nhân, mà không có ranh giới rõ rệt. Ngoài ra, ở trạng thái cô đặc/nén và phân tử, các đám mây electron của nguyên tử thường chồng chéo nhau ở một mức độ nhất định và một số electron có thể di chuyển rộng lớn giữa hai hoặc nhiều nguyên tử.

Bán kính chung nhất của các nguyên tử trung hòa cô lập dao động từ 30 đến 300 pm (tương đương 0,3 đến 3 angstrom). Tuy nhiên, bán kính của nguyên tử lớn gấp 10.000 lần bán kính hạt nhân (1–10 fm) và nhỏ hơn 1/1000 chiều dài sóng của ánh sáng nhìn thấy (400–700 nm).

Bán kính nguyên tử được đo thực nghiệm

Bảng dưới đây minh họa bán kính cộng hóa trị được đo thực nghiệm dựa trên công trình xuất bản của J. C. Slater vào năm 1964. Đơn vị đo là picomet (pm hay 1×10 m,), với độ chính xác khoảng 5 pm. Màu sắc từ đỏ đến vàng biểu thị sự tăng dần của bán kính; màu xám cho biết không có giá trị.

Bán kính nguyên tử tính toán

Bảng dưới đây cho thấy giá trị bán kính nguyên tử được tính toán theo mô hình toán học, công bố bởi Enrico Clementi và đồng nghiệp vào năm 1967. Đơn vị tính là picomet (pm).

Ghi chú