Atomradius for et grundstof er ofte defineret som afstanden fra kernen til kanten af elektronskyen, men i praksis er begrebet ikke entydigt, fordi elektronerne beskrives af en sandsynlighedsfordeling og ikke har en skarp kant.

Måling og definitioner

Fordi der ikke findes en enkelt, præcis "kant" på en atom, anvendes flere forskellige definitioner i kemien og fysikken. De mest almindelige er:

  • Kovalent radius – halvdelen af bindingstilstanden mellem to identiske atomer i en enkelt kovalent binding. Bestemmes ofte ved røntgenkrystallografi eller spektroskopi.
  • Van der Waals-radius – halvdelen af afstanden mellem to ikke-bundne atomer i tæt kontakt (f.eks. i en gas eller i molekylære krystaller). Bruges til at beskrive rumfanget af ikke-bindende atomer.
  • Metalradius – halvdelen af afstanden mellem nabometaller i et metallisk gitter.
  • Ione-radius – effektiv radius for et ion; afhænger kraftigt af ionens ladning (oxidationstrin) og koordinationsnummer (hvor mange naboioner der omgiver det).
  • Teoretiske definitioner – i kvantemekanik anvendes ofte en kontur af elektron-tæthed (f.eks. 90 % sandsynlighedskontur) eller den forventede afstand til elektronen som mål.

Måleenheder

Atomare størrelser angives typisk i:

  • pikometer (pm) – 1 pm = 10−12 m. Mange atomradier ligger i området cirka 30–300 pm.
  • ångström (Å) – 1 Å = 10−10 m = 100 pm. Man ser ofte både Å og pm i litteraturen.

    • Et teoretisk referencemål er Bohr-radiusen for hydrogenatomet, a0 ≈ 0,529 Å (≈ 52,9 pm).

Tendenser i det periodiske system

Der er velkendte generelle tendenser for hvordan atomradius ændrer sig i det periodiske system:

  • Følger man en gruppe (kolonne) nedad: atomradius øges. Forklaringen er, at elektroner optages i højere hovedkvantetal (flere elektronskaller), hvilket placerer valenselektronerne længere fra kernen. Selvom indre elektroner delvist skærmer (afskærmer) den positive kerne, dominerer den øgede afstand.
  • Følger man en periode (vandret) mod højre: atomradius mindskes. Her øges den nukleare ladning (Z), mens elektronerne i samme valensskal i højere grad oplever en større effektiv kerne­tiltrækning (større Z_eff), så elektronskyen trækkes tættere på kernen.

Undtagelser og særlige effekter

  • Overgangsmetaller: ændringer i radius gennem en periode med overgangsmetaller kan være mindre regelmæssige, fordi indfyldning af d‑skaller giver kompleks skærmning og bindingsegenskaber.
  • Lanthanid-kontraktion: de lanthanide elementer med indfyldning af 4f‑skallen skaber en systematisk mindre stigning i radius end forventet. Dette fører til, at efterfølgende elementer (fx Ga, Ge) kan være mindre end forventet.
  • Ioner: når et atom danner et ion, kan radius ændre sig markant: kationer (positiv ladning) er mindre end neutralatomet, fordi elektroner fjernes og resterende elektroner trækkes tættere mod kernen; anioner (negativ ladning) er større pga. øget elektron‑elektron‑frastødning.

Betydning

Atomradius påvirker mange kemiske og fysiske egenskaber: bindingslængder, ioniseringsenergi, elektronegativitet, reaktivitet og materialers tætheder og mekaniske egenskaber. Derfor er forståelse af radius og de underliggende årsager til tendenser vigtig i både kemi, materialevidenskab og fysik.