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原子是長期以來人們認為的組成物質的最小單位，但隨著電子的發現，人們意識到原子也是可以再分的。通過湯姆孫，盧瑟福，玻爾等人的建立的早期的原子模型。現在我們普遍認同原子是由核外電子和原子核組成的。

而各個元素的原子的大小當然是不同的，從下面圖例，我們可以看出很清楚，隨著原子序數的增大，原子半徑也逐漸變大，但總體來說，各種元素原子的尺寸大小相差不超過量級。所以原子的大小不是都一樣的，有尺寸的分佈。

原子的半徑和核外電子的多少，這是個競爭作用的關係。一方面當核電荷數增加了，其靜電作用力會使原子半徑變小，另一方面，當核外電子變多了，由於泡利不相容原理的限制，每一層上能夠排布的電子數目是確定的，每一次層也具有可容納電子數目。因此，隨著電子數的增加，所排列的層數也會增加，這直接會導致原子的半徑增加。總體從下圖看起來，核外電子數多的，其原子半徑會大一些。

所以泡利不相容原理保證了原子的多樣性，和這個世界的多變性。不然所有原子都會大小相似，這個世界會變得非常無趣。

至於第二問題，原子是不是絕對圓？原子本來就是由原子核和核外電子組成的，玻爾早前定義核外電子是沿著圓形軌道運行，後來和索末菲修成成了橢圓軌道。隨著量子力學的出現，核外電子，在不同區域出現的出現概率和範圍是不確定的，其經常出現的區域稱為電子雲，形狀也不再是圓形，而是有多種形狀。

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量子實驗室

在原子物理中有個有趣的結論，就是不同物質的原子，它們的大小是差不多的，或者說是一個數量級的。

這裡牽涉到一個問題，就是你如何定義原子的大小。我們考慮的不是激發態的原子，因為激發態的原子是可以任意大的，比如裡德堡原子就可以很大。換句話說基態的原子，它們的大小是差不多大的。

裡德堡原子，n=12（主量子數）電子波函數示意圖。

原子是由原子核和核外電子組成的，原子核是由質子和中子構成的，只有特定的原子核，具有特定數目的質子數和中子數的組合的原子核才是穩定的；其他原子核會發生衰變，即過一段時間原子核會碎成幾塊，比如更小的原子核，α射線，β射線和γ射線等。

質子帶正電，電子帶負電，在原子中電子的數目和質子的數目相同。相對於原子，原子核的尺寸很小，10的負15次方米，比原子的尺寸小五個數量級。那麼電子在原子核周圍是如何分佈的呢？這是一個標準的量子力學問題。

假設氫原子，質子數為1，核外只有一個電子，這個量子力學問題是可以嚴格求解的，基態氫原子的半徑是差不多0.5埃，或直徑為1埃。

如果原子核裡有好幾個質子，那麼核外就有好幾個電子。考慮到電子和電子之間有相互作用，這個量子力學問題（量子多體問題）是不可以嚴格求解的，我們必須用一些近似方法，比如自洽的“哈特里-福克”近似來研究這個問題。

假設我們先不考慮電子和電子之間的相互作用，只考慮原子核是由多個質子構成的這個因素，定性的猜測，由於原子核上的正電多了，核外的電子會受到核的更大的吸引，於是基態的電子會離原子核較近。

同時核外電子有很多，電子是費米子，存在“泡利不相容原理”，這意味著兩個電子不能處於相同的量子態上，隨著核外電子的增多，離原子核近的量子態都被佔據滿了，電子只能佔據離原子核比較遠的量子態。

泡利（1900-1958），天才的物理學家，號稱物理學的良心。

以上兩種趨勢互相抵消，我們發現多電子原子的基態半徑基本上維持不變。當然我們還需要計算電子和電子之間的相互作用對原子基態的影響，出乎我們意料的是，這種影響有，但並不是本質性的。

以上我們已經定性地解釋了為什麼不同種類的原子會具有差不多大小的原子尺寸了。

那麼原子的形狀是什麼呢？

根據上面的思路，我們只要知道基態時原子裡面各個電子所處的量子態我們就知道原子的形狀了，更具體地說是電子在原子周圍幾率分佈的形狀。

對氫原子來說，電子所處的狀態可以由四個量子數n，l，m和s_z來描述。對多電子原子來說，我們必須考慮電子和電子之間的相互作用才能得到電子所處的量子態。

這裡我們使用單電子近似，即我們把某個電子單獨拿出來考慮，它受到原子核對它的相互作用，同時除了這個電子之外的其他電子也會對它有相互作用，這個相互作用和所有其他電子所處的狀態有關，我們假設這個相互作用仍然保持球對稱性，換句話說，我們認為電子和電子間的相互作用不會改變電子所處的勢的對稱性。

單電子原子的勢場是球對稱的，多電子原子對某個電子的有效相互作用仍然是球對稱的。這意味著我們仍然可以用n，l，m和s_z四個量子數來描述多電子原子中每個電子所處的量子態，只不過這些量子態的能量會發生改變。

這意味著多電子原子的形狀將由外層電子所處的量子態，即它們的n，l，m和s_z決定。

以下是示意圖：

這個是氫原子波函數，多電子原子的波函數也是用相同的波函數予以描述的。

物理思維

施鬱

（復旦大學物理學系教授）

這個問題反映了題主的經典思維方式。

原子有原子核與電子組成，這是一個兩體問題，兩者在它們之間的庫倫相互作用，也就電吸引力下運動，這個吸引力又與二者之間的距離的平方成反比。 從原子核的角度來看，電子在它周圍運動，但是這個運動服從量子力學的規律，所以實際上是用量子波函數描述，在某個位置的波函數的大小的平方代表這個電子出現在這裡的概率。

為了說明原子的大小，我們可以只考慮能量最低的波函數。這個波函數的分佈是球對稱的，只要距離原子和的距離一樣，概率就一樣。 所以可以考慮以原子核為球心的球面。這個球面上找到電子的總概率是先是隨著電子與原子核的距離（也就是球面的半徑）而增大，因為球面在增大啊，但是如果太大的話，波函數的大小變小了，所以在某個距離處，在球面上的概率最大。這個距離就可以代表原子的大小，或者說這個原子半徑。所以並不是說到這個距離就到了原子的邊界，事實上超出這個距離，概率只是逐步減小。

這個原子半徑與原子核的電荷數（也就是原子序數）成反比，所以不同原子的大小不一樣，隨原子序數按照反比減小。

物理文化與施鬱世界線

如果有兩個原子A和B，A的電子比B多，並且他們的電子層數相同，那麼肯定是A的半徑小，因為電子和質子的數量是相同的。如果兩個原子的電子層數不同，那肯定是電子層數多的那個原子更大，因為它的軌道多。

科學薛定諤的貓

針對這個題目我們需要首先明確一個問題，原子是什麼？它是構成元素是什麼？它是否為一個實心幾何體。

原子指化學反應不可再分的基本微粒，原子在化學反應中不可分割。但在物理狀態中可以分割。原子由原子核和繞核運動的電子組成。如下圖：

由此我們可以得知，原子並非一個實心幾何體，而是指一個核心和外圍運動粒子共同組成的微粒，那麼便無法保證其是絕對圓的，因為它本來就不是一個圓球體。

至於原子大小與直徑，則與原子種類有關了。

影響原子半徑的因素有三個：一是核電荷數，核電荷數越多原子核對核外電子的引力越大（使電子向原核收縮），則原子半徑越小；當電子層數相同時，其原子半徑隨核電荷數的增加而減小；二是最外層電子數，最外層電子數越多半徑越大；三是電子層數（電子的分層排布與離核遠近空間大小以及電子雲之間的相互排斥有關），電子層越多原子半徑越大。當電子層結構相同時，質子數越大，半徑越小。

原子直徑的數量級大約在10的負10次方米。

墨染ZAPlife文化

原子是由原子核和繞原子核旋轉的電子組成的，每個原子都有一定的空間，因為不同的原子結構不同，所以每個原子的體積都不一樣，決定了原子半徑的主要因素是：核電荷數、核外電子數、電子層數。在週期表中，原子半徑在同一元素週期內從左到右遞減，在同一族內從上到下遞增，通常都左下角的元素原子體積相對大一點。

而至於原子核主要有球形、鐵餅(discus)形和橄欖球形三種形狀，原子核的直徑約為10的負15次方米，原子的種類不同，原子核的大小也不同，主要由中子和質子的數量來決定。而組成原子核的中子和質子是由三個夸克組成，因此體積都是一樣大的。

原子的直徑一般都是指原子最外圍的電子運動範圍的直徑，所使用的單位是納米和埃，1nm(納米）=10A（埃）=10^-9m。原子核的直徑約為10^-14 m～10^-16m，原子直徑約為 1^-10m，不同種類的原子的直徑都不一樣。

拉拉酋長

火車上賣的那個玩具彩燈陀螺見過嗎？在它被旋轉起來工作時，各種美麗圓形圖像上下跳躍，何其美妙！表面上看，我們一定認為，那是飽滿的實體燈球在變化。實際上，它只是上面小發光按規定標準亮滅而已。那麼原子由電子，原子核組成，有限的電子高速繞核旋轉。所以，微觀上，原子不圓。有些原子的電子離核遠，轉起來，某時看起來直徑也不一樣。

xwjh2007

原子的大小肯定不一樣大，原子核和電子之間有一片廣闊的空間，原子核的大小對原子的大小影響不大，影響原子大小的最大因素是原子核所影響的電子數目的多少和軌道的遠近。電子受原子核和雜散光的影響，在原子核外做軌道方向時刻變化飄忽不定的繞核運轉，觀測就像籠罩在原子核外的一層雲，這種雲的最外層決定了原子的尺寸。

原子非常圓，就是因為電子在內外兩種光的壓力下尋找平衡點，只要沒有入射光或溫度急劇變化的影響，電子的軌道會十分接近球形。

原子直徑不一樣大。

科學小宇宙

天圓地方之天圓，天指自然。天圓指物質物(原子、分子之微觀\\太陽系、銀河系之宏觀)的存在呈現出球體結構，其運行呈現著弧、圓軌跡。圓是自然必然唯一的狀態，其原因在於僅有圓才可構建出自然分割，這點人類不見得比蜜蜂聰明智能!! 三生無窮指自然物的宏觀方向宇宙無限，三生萬物指自然物的微觀方向是有限的，是存在基本物質元素的。。。。極至觀? 跳躍認知的龍門線|，在於認識提升!|

wei020310

這個問題比較複雜，大都認為同種元素的原子大小可能一樣。致於原子是否是圓的爭論較大許多派別有不同的原子模形，一般認為是橢圓形，但也有認為是無形的式球形的，不是圓形的。不同元素的原子直徑不一樣。我們都是平常人，這些複雜問題只能向科學大家學習，但他們也爭論不休。

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