所有原子的大小都一样吗？原子是绝对圆吗？直径都一样大吗？

原子的实际大小并非像教科书里所说，同一壳层越往后越小，到了零族又变得最大.

实际上原子大小是可以准确计算的，同一壳层的原子半径几乎相同，第二壳层要比第一壳层大4倍，第三壳层要比第二壳层大2倍…

这个计算原子大小的方法是在研究原子结构过程中无意发现的，有兴趣的可以上百度搜一下 "元素电离能与原子的实际半径″，也可直接进入下面网点看一看

https://wk.baidu.com/view/9f58e03402768e9951e73899

这个计算原子半径的方法可能让搞量子研究的难以接受，因为量子力学认为电子运动充满了不确定性。

实际上用很简单的方法就可以准确计算单个或多个电子原子体系，可计算原子或离子的实际半径，还可计算电子的动能或势能…等.

只有对原子结构有很深入的研究，才会搞清楚基态原子里的电子运动受电场力与磁场力的共同约束是有严格轨迹的(当然激发态是二码事)，并非在原子核周围任何地方都会出现，这也是一般情况下物质保持稳定的基础.

由于转动惯量不均衡与进动性偏振，原子皆为椭球漩涡体，数学上可近似为球体。原子的原子序数不同，原子尺度或直径一定不同。如何估算原子直径呢？以下我给简易方法。

根据阿伏加特罗定律，只要知道元素的原子量与质量密度，就可以按面心立方体结构，估算不同原子的直径。

例如：1摩尔铁质量m=55.8克，密度ρ=7.8，原子个数N=6.02e23个，1摩尔铁原子的体积：V=m/ρ=55.8/7.8≈7.15cm³，1个铁原子立方晶胞体积：Vc=V/N=7.15/6.02e23 =1.2e-23cm³，晶胞质点之间的距离a=Vc^⅓ ≈2.30e-10m。铁原子的直径：d=¼√2a ≈1.60e-10m。

比较：1摩尔铜质量m=63.5克，密度ρ=8.96，原子个数N=6.02e23个，1摩尔铜原子的体积：V=m/ρ=63.5/8.96≈7.09cm³，1个铜原子立方晶胞体积：Vc=V/N=7.09/6.02e23 =1.18e-23cm³，晶胞质点之间的距离a=Vc^⅓ ≈2.28e-10m。铜原子的直径：d=¼√2a ≈1.59e-10m。

由此可见：虽然铁原子的原子量比铜小，但铁原子的直径比铜略大。这有悖于我们的直觉。但有一点可以肯定：几乎所有原子直径的数量级都是0.1纳米。

天圆地方之天圆，天指自然。天圆指物质物(原子、分子之微观\太阳系、银河系之宏观)的存在呈现出球体结构，其运行呈现着弧、圆轨迹。圆是自然必然唯一的状态，其原因在于仅有圆才可构建出自然分割，这点人类不见得比蜜蜂聪明智能!! 三生无穷指自然物的宏观方向宇宙无限，三生万物指自然物的微观方向是有限的，是存在基本物质元素的。。。。极至观? 跳跃认知的龙门线|，在于认识提升!|

这个问题比较复杂，大都认为同种元素的原子大小可能一样。致于原子是否是圆的争论较大许多派别有不同的原子模形，一般认为是椭圆形，但也有认为是无形的式球形的，不是圆形的。不同元素的原子直径不一样。我们都是平常人，这些复杂问题只能向科学大家学习，但他们也争论不休。

建议提问者买几本初中物理书本复习一下

天空的乌云载有水，这么重的乌云为什么可以漂浮空中？

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针对这个题目我们需要首先明确一个问题，原子是什么？它是构成元素是什么？它是否为一个实心几何体。

原子指化学反应不可再分的基本微粒，原子在化学反应中不可分割。但在物理状态中可以分割。原子由原子核和绕核运动的电子组成。如下图：

由此我们可以得知，原子并非一个实心几何体，而是指一个核心和外围运动粒子共同组成的微粒，那么便无法保证其是绝对圆的，因为它本来就不是一个圆球体。

至于原子大小与直径，则与原子种类有关了。

影响原子半径的因素有三个：一是核电荷数，核电荷数越多原子核对核外电子的引力越大（使电子向原核收缩），则原子半径越小；当电子层数相同时，其原子半径随核电荷数的增加而减小；二是最外层电子数，最外层电子数越多半径越大；三是电子层数（电子的分层排布与离核远近空间大小以及电子云之间的相互排斥有关），电子层越多原子半径越大。当电子层结构相同时，质子数越大，半径越小。

原子直径的数量级大约在10的负10次方米。

原子的大小肯定不一样大，原子核和电子之间有一片广阔的空间，原子核的大小对原子的大小影响不大，影响原子大小的最大因素是原子核所影响的电子数目的多少和轨道的远近。电子受原子核和杂散光的影响，在原子核外做轨道方向时刻变化飘忽不定的绕核运转，观测就像笼罩在原子核外的一层云，这种云的最外层决定了原子的尺寸。

原子非常圆，就是因为电子在内外两种光的压力下寻找平衡点，只要没有入射光或温度急剧变化的影响，电子的轨道会十分接近球形。

原子直径不一样大。

原子是由原子核和绕原子核旋转的电子组成的，每个原子都有一定的空间，因为不同的原子结构不同，所以每个原子的体积都不一样，决定了原子半径的主要因素是：核电荷数、核外电子数、电子层数。在周期表中，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，通常都左下角的元素原子体积相对大一点。

而至于原子核主要有球形、铁饼(discus)形和橄榄球形三种形状，原子核的直径约为10的负15次方米，原子的种类不同，原子核的大小也不同，主要由中子和质子的数量来决定。而组成原子核的中子和质子是由三个夸克组成，因此体积都是一样大的。

基本上我们可以将原子当作圆形的来看待，而事实上原子的形状非常地复杂，由于质子、中子、电子无时不刻都在产生变化及运动，因此不同的时刻都会拥有不同的形状。

原子的直径一般都是指原子最外围的电子运动范围的直径，所使用的单位是纳米和埃，1nm(纳米）=10A（埃）=10^-9m。原子核的直径约为10^-14 m～10^-16m，原子直径约为 1^-10m，不同种类的原子的直径都不一样。

谢谢邀请。原子的构成主要有两部分组成，第一部分就是原子核，原子核细分起来是由更基本的质子和中子组成的，质子的数目决定了原子核的带电量，也就是决定了这个原子属于什么元素；中子不带电，质子和中子的总数则决定了原子的原子量，对于同一种元素的原子，一般情况下化学性质差不多，但是中子数目不同、质子数相同的原子被称为同位素，物理性质往往有较大差异。原子核的大小对整个原子来说几乎可以忽略，但原子核的性质对外层电子影响很大。

外层电子是由于原子核的电吸引力围绕原子核运动，这种运动并不是我们原本以为的太阳系中行星轨道式的那种运动，而是以一种概率波的形式存在。因此其实电子存在的区域我们称之为“电子云”，并没有特殊的形状。尤其是形成化合物之后，电子云的分布还会进一步产生改变。所以原子和原子之间大小不同，并不能认为它们是一个球形。我们绘制成球形只是为了简化，便于理解罢了。

如果有两个原子A和B，A的电子比B多，并且他们的电子层数相同，那么肯定是A的半径小，因为电子和质子的数量是相同的。如果两个原子的电子层数不同，那肯定是电子层数多的那个原子更大，因为它的轨道多。原子是不是绝对圆的？那肯定不是的。原子外层是不确定的电子云在环绕，微观世界物质的运动规律是测不准的，有概率的，并不是你想象中的那样好像有一层实物包裹的。

施郁

（复旦大学物理学系教授）

这个问题反映了题主的经典思维方式。

原子有原子核与电子组成，这是一个两体问题，两者在它们之间的库伦相互作用，也就电吸引力下运动，这个吸引力又与二者之间的距离的平方成反比。 从原子核的角度来看，电子在它周围运动，但是这个运动服从量子力学的规律，所以实际上是用量子波函数描述，在某个位置的波函数的大小的平方代表这个电子出现在这里的概率。

为了说明原子的大小，我们可以只考虑能量最低的波函数。这个波函数的分布是球对称的，只要距离原子和的距离一样，概率就一样。 所以可以考虑以原子核为球心的球面。这个球面上找到电子的总概率是先是随着电子与原子核的距离（也就是球面的半径）而增大，因为球面在增大啊，但是如果太大的话，波函数的大小变小了，所以在某个距离处，在球面上的概率最大。这个距离就可以代表原子的大小，或者说这个原子半径。所以并不是说到这个距离就到了原子的边界，事实上超出这个距离，概率只是逐步减小。

这个原子半径与原子核的电荷数（也就是原子序数）成反比，所以不同原子的大小不一样，随原子序数按照反比减小。

【施郁原创】

首先，原子的大小肯定是不一样的。其次，原子的大小取决于如何定义原子半径，这并非一个确切的物理量。

原子的组成分为原子核以及核外电子。原子核由质子和中子通过强核力结合在一起（组成质子和中子的夸克也是受到强核力的束缚），质子和中子数越多，原子核也就越大，这样原子核外的电子层数以及所容纳的电子数也会越多。那么，作为原子的最外围，电子的边界即为原子的边界。由于电子的范围要比原子核大得多，所以电子的边界范围大小就决定着原子的大小。

但问题是，原子核没有确切的边界，并且电子范围也不是固定的，微观世界与我们所熟知的宏观世界截然不同。电子并非以一个确定的轨道绕着原子核旋转，因为微观粒子遵循不确定性原理，其动量和位置是不能被同时确定的。

事实上，电子会以某一概率出现在原子核外围的某一空间中，这种概率分布被称为电子云。电子云密度越大的地方，出现电子的概率也就越高。由于电子之间会互相影响，导致电子云的形状各异，有最简单的球形，还有花瓣形和哑铃形等不同形状。

理论上，电子云可以无限延伸，只是电子出现在距离原子核很远的地方，概率会很低。因此，电子云其实无法表明原子究竟有多大。但为了方便研究，一般把电子总出现概率为90%至95%的空间范围视作原子大小。

据此定义，原子的大小一般在3×10^-11米至3×10^-10米之间。在元素周期表中，同一主族元素的原子序数越大，原子尺寸越大。同一周期主族元素的原子序数越大，原子尺寸越小。

此外，通过上述描述可知，原子的实际形状不是球形，而是与电子云形状有关。

在原子物理中有个有趣的结论，就是不同物质的原子，它们的大小是差不多的，或者说是一个数量级的。

这里牵涉到一个问题，就是你如何定义原子的大小。我们考虑的不是激发态的原子，因为激发态的原子是可以任意大的，比如里德堡原子就可以很大。换句话说基态的原子，它们的大小是差不多大的。

原子是由原子核和核外电子组成的，原子核是由质子和中子构成的，只有特定的原子核，具有特定数目的质子数和中子数的组合的原子核才是稳定的；其他原子核会发生衰变，即过一段时间原子核会碎成几块，比如更小的原子核，α射线，β射线和γ射线等。

质子带正电，电子带负电，在原子中电子的数目和质子的数目相同。相对于原子，原子核的尺寸很小，10的负15次方米，比原子的尺寸小五个数量级。那么电子在原子核周围是如何分布的呢？这是一个标准的量子力学问题。

假设氢原子，质子数为1，核外只有一个电子，这个量子力学问题是可以严格求解的，基态氢原子的半径是差不多0.5埃，或直径为1埃。

如果原子核里有好几个质子，那么核外就有好几个电子。考虑到电子和电子之间有相互作用，这个量子力学问题（量子多体问题）是不可以严格求解的，我们必须用一些近似方法，比如自洽的“哈特里-福克”近似来研究这个问题。

假设我们先不考虑电子和电子之间的相互作用，只考虑原子核是由多个质子构成的这个因素，定性的猜测，由于原子核上的正电多了，核外的电子会受到核的更大的吸引，于是基态的电子会离原子核较近。

同时核外电子有很多，电子是费米子，存在“泡利不相容原理”，这意味着两个电子不能处于相同的量子态上，随着核外电子的增多，离原子核近的量子态都被占据满了，电子只能占据离原子核比较远的量子态。

以上两种趋势互相抵消，我们发现多电子原子的基态半径基本上维持不变。当然我们还需要计算电子和电子之间的相互作用对原子基态的影响，出乎我们意料的是，这种影响有，但并不是本质性的。

以上我们已经定性地解释了为什么不同种类的原子会具有差不多大小的原子尺寸了。

那么原子的形状是什么呢？

根据上面的思路，我们只要知道基态时原子里面各个电子所处的量子态我们就知道原子的形状了，更具体地说是电子在原子周围几率分布的形状。

对氢原子来说，电子所处的状态可以由四个量子数n，l，m和s_z来描述。对多电子原子来说，我们必须考虑电子和电子之间的相互作用才能得到电子所处的量子态。

这里我们使用单电子近似，即我们把某个电子单独拿出来考虑，它受到原子核对它的相互作用，同时除了这个电子之外的其他电子也会对它有相互作用，这个相互作用和所有其他电子所处的状态有关，我们假设这个相互作用仍然保持球对称性，换句话说，我们认为电子和电子间的相互作用不会改变电子所处的势的对称性。

单电子原子的势场是球对称的，多电子原子对某个电子的有效相互作用仍然是球对称的。这意味着我们仍然可以用n，l，m和s_z四个量子数来描述多电子原子中每个电子所处的量子态，只不过这些量子态的能量会发生改变。

这意味着多电子原子的形状将由外层电子所处的量子态，即它们的n，l，m和s_z决定。

以下是示意图：

原子，长期被人们认为是组成物质的最小单位，随着电子的发现，人们意识到原子也是可以再分的。通过汤姆孙，卢瑟福，玻尔等人的建立的早期的原子模型。现在普遍认同原子是由核外电子和原子核组成的。

而各个元素的原子的大小当然是不同的，从下面图例，我们可以看出很清楚，随着原子序数的增大，原子半径也逐渐变大，但总体来说，各种元素原子的尺寸大小相差不超过量级。所以原子的大小不是都一样的，有尺寸的分布。

原子的半径和核外电子的多少，这是个竞争作用的关系。一方面当核电荷数增加了，其静电作用力会使原子半径变小，另一方面，当核外电子变多了，由于泡利不相容原理的限制，每一层上能够排布的电子数目是确定的，每一次层也具有可容纳电子数目。因此，随着电子数的增加，所排列的层数也会增加，这直接会导致原子的半径增加。总体从下图看起来，核外电子数多的，其原子半径会大一些。

所以泡利不相容原理保证了原子的多样性，和这个世界的多变性。不然所有原子都会大小相似，这个世界会变得非常无趣。

至于第二问题，原子是不是绝对圆？原子本来就是由原子核和核外电子组成的，玻尔早前定义核外电子是沿着圆形轨道运行，后来和索末菲修成成了椭圆轨道。随着量子力学的出现，核外电子，在不同区域出现的出现概率和范围是不确定的，其经常出现的区域称为电子云，形状也不再是圆形，而是有多种形状。