Атом — мельчайшая частица химического элемента, но «мельчайшая» не значит «бесконечно малая»: у атомов есть вполне определённые, хоть и крошечные, размеры.
Порядок величин. Диаметр атома составляет от 0,1 до 0,5 нанометра (1–5 · 10⁻¹⁰ м). Для наглядности: если увеличить атом до размера футбольного мяча (22 см), то мяч в таком масштабе достиг бы высоты Эвереста.
Структура и пропорции. Атом состоит из ядра и электронной оболочки. При этом:
- ядро (протоны и нейтроны) занимает лишь 10⁻¹⁵ м — в 100 000 раз меньше всего атома;
- электроны движутся на расстояниях, в десятки тысяч раз превышающих размер ядра.
Почему размер условный? Чёткой «границы» у атома нет: электронная оболочка описывается вероятностными облаками (орбиталями). Поэтому размер определяют по-разному:
- радиус орбиты внешнего электрона (теоретический);
- расстояние между ядрами соседних атомов в кристалле (экспериментальный);
- ван-дер-ваальсов радиус — эффективное расстояние при сближении атомов.
Различия между элементами. Самые маленькие атомы — у гелия (≈ 0,06 нм), самые крупные — у цезия (≈ 0,29 нм). Размер растёт с увеличением числа электронных слоёв и уменьшается при усилении притяжения ядра.
Важно: несмотря на микроскопичность, атомы поддаются наблюдению — например, с помощью сканирующего туннельного микроскопа, который «ощупывает» их электронными потоками.