原子半径（げんしはんけい、atomic radius）とは、原子を球とみなした場合の半径である[1]。@media screen{.mw-parser-output .fix-domain{border-bottom:dashed 1px}}一般に原子核の中心から最も外側の孤立電子までの平均または典型的な距離を意味する。[要出典]実際には原子の外側は電子雲が広がっていて、外部との境界面は存在せず、電子雲の形状も球形とは限らない[1]。しかし、原子を球とみなすモデルは、液体や固体の密度、分子篩を介した流体の拡散、結晶内の原子やイオンの配置、分子のサイズと形状(空間充填モデル)など、多くの現象に対して定量的な説明と予測を行う上で有用である。

原子半径の値は、対象の原子が他の原子と結合した状態において、原子間距離を求めることによって得られる。一方で計算化学の分野においては単独の原子を仮定することにより計算を簡易にする場合もある。

孤立した中性原子の半径は30?300pmまたは0.3?3オングストローム程度である。したがって、原子の半径は、原子核の半径(1?10 fm)の10000倍であり、可視光の波長(400?700nm)の1/1000未満である。
定義

原子半径にはいくつかの異なった定義があり、測定手法や原子の状態によって得られる値は異なる。原子半径の値は、対象とする原子の状態と文脈に依存したものであることに注意を要する[2][注釈 1]。

主要な原子半径の定義を以下に示す。

ファンデルワールス半径：最も単純な定義では、（共有結合や金属相互作用によって束縛されていない）元素単体の結晶における原子核間の最小距離の半分である[3]。ファンデルワールス半径は、ファンデルワールス力よりも他の相互作用が支配的な元素(金属など)に対しても定義できる。ファンデルワールス力は量子ゆらぎによる原子内の分極に由来するため、より簡単に測定・計算可能な分極率を元にファンデルワールス半径を間接的に定義する研究も行われている[4]。


イオン半径：特定のイオン化状態にある元素から構成されるイオン結晶中の原子間距離から推定される原子半径。隣接する正と負に荷電したイオンの間の距離（イオン結合の長さ）を、それらのイオン半径の和であると仮定して導出される[3]。

共有結合半径：分子内の原子間距離から推定される、他の原子と共有結合している元素の原子半径。分子内で共有結合している原子間の距離(共有結合の長さ)を、それらの共有半径の和であると仮定して導出される[3]。

金属結合半径：金属結合によって互いに結合した元素の原子間距離から推定される原子半径。

ボーア半径：ボーアの原子模型（1913）によって予測された基底状態の電子軌道の半径[5][6]。水素、単一イオン化ヘリウム、ポジトロニウムなど、電子を一つだけ持つ原子とイオンにのみ適用できる。モデル自体は廃れたが、水素原子のボーア半径は依然として重要な物理定数と見なされている。

実験的に測定された原子半径

次の表は、1964年にジョン・クラーク・スレイターの実験によって得られた元素の共有結合半径である[7]。単位はピコメートル(pmまたは1×10-12 m)で、精度は約5pm。ボックスは半径が小さい元素を赤、大きい元素が黄色になるグラデーションで着色されている。灰色はデータが不足している箇所である。

族
(行)123456789101112131415161718
周期
(列)
1H
25He
 
2Li
145Be
105B
85C
70N
65O
60F
50Ne