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？

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】

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。

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。

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。

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。

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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。

原子的形状应当跟银河系差不多