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原子是长期以来人们认为的组成物质的最小单位，但随着电子的发现，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。现在我们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。

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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。

里德堡原子，n=12（主量子数）电子波函数示意图。

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。

泡利（1900-1958），天才的物理学家，号称物理学的良心。

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：

这个是氢原子波函数，多电子原子的波函数也是用相同的波函数予以描述的。

物理思维

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。

物理文化与施郁世界线

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。

科学薛定谔的猫

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。

墨染ZAPlife文化

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。

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。

拉拉酋长

火车上卖的那个玩具彩灯陀螺见过吗？在它被旋转起来工作时，各种美丽圆形图像上下跳跃，何其美妙！表面上看，我们一定认为，那是饱满的实体灯球在变化。实际上，它只是上面小发光按规定标准亮灭而已。那么原子由电子，原子核组成，有限的电子高速绕核旋转。所以，微观上，原子不圆。有些原子的电子离核远，转起来，某时看起来直径也不一样。

xwjh2007

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。

科学小宇宙

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!|

wei020310

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。

關鍵字: 再分 原子 科学