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En chimie, le rayon de covalence correspond à la moitié de la distance entre deux noyaux atomiques identiques liés par une liaison covalente. Pour des liaisons homonucléaires A-A, Linus Pauling choisit le rayon covalent égal à la moitié de la longueur de la liaison simple dans la molécule. Il est exprimé en picomètres ou en angströms.
Il peut être mesuré grâce à la diffraction électronique ou à la diffraction des rayons X.
En additionnant les rayons de covalence de deux atomes distincts on obtient une approximation de la longueur de la liaison covalente qu'ils pourraient former.
Dans la classification périodique : dans une famille (colonne), il augmente quand le numéro atomique Z augmente car le nombre de couches électroniques augmente, et dans une période (ligne), il diminue quand Z augmente car l'affinité électronique augmente.