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原子有多大?原子的形狀是怎樣的?

首先,原子的大小肯定是不一樣的。其次,原子的大小取決於如何定義原子半徑,這並非一個確切的物理量。

原子的組成分為原子核以及核外電子。原子核由質子和中子通過強核力結合在一起(組成質子和中子的夸克也是受到強核力的束縛),質子和中子數越多,原子核也就越大,這樣原子核外的電子層數以及所容納的電子數也會越多。那麼,作為原子的最外圍,電子的邊界即為原子的邊界。由於電子的範圍要比原子核大得多,所以電子的邊界範圍大小就決定著原子的大小。

但問題是,原子核沒有確切的邊界,並且電子範圍也不是固定的,微觀世界與我們所熟知的宏觀世界截然不同。電子並非以一個確定的軌道繞著原子核旋轉,因為微觀粒子遵循不確定性原理,其動量和位置是不能被同時確定的。

事實上,電子會以某一概率出現在原子核外圍的某一空間中,這種概率分布被稱為電子云。電子云密度越大的地方,出現電子的概率也就越高。由於電子之間會互相影響,導致電子云的形狀各異,有最簡單的球形,還有花瓣形和啞鈴形等不同形狀。

理論上,電子云可以無限延伸,只是電子出現在距離原子核很遠的地方,概率會很低。因此,電子云其實無法表明原子究竟有多大。但為了方便研究,一般把電子總出現概率為90%至95%的空間範圍視作原子大小。

據此定義,原子的大小一般在3×10^-11米至3×10^-10米之間。在元素周期表中,同一主族元素的原子序數越大,原子尺寸越大。同一周期主族元素的原子序數越大,原子尺寸越小。

此外,通過上述描述可知,原子的實際形狀不是球形,而是與電子云形狀有關。

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