Definition und Trend des Ionenradius

Das Ionenradius (Plural: Ionenradien) ist das Maß für das Ion eines Atoms in einem Kristallgitter. Es ist der halbe Abstand zwischen zwei Ionen, die sich kaum berühren. Da die Grenze der Elektronenhülle eines Atoms etwas unscharf ist, werden die Ionen oft so behandelt, als wären sie feste Kugeln, die in einem Gitter fixiert sind.

Der Ionenradius kann in Abhängigkeit von der elektrischen Ladung des Ions größer oder kleiner als der Atomradius (Radius eines neutralen Atoms eines Elements) sein. Kationen sind typischerweise kleiner als neutrale Atome, da ein Elektron entfernt wird und die verbleibenden Elektronen enger in Richtung des Kerns gezogen werden. Ein Anion hat ein zusätzliches Elektron, das die Größe der Elektronenwolke erhöht und den Ionenradius größer machen kann als den Atomradius.

Werte für den Ionenradius sind schwierig zu erhalten und hängen in der Regel von der Methode ab, mit der die Größe des Ions gemessen wird. Ein typischer Wert für einen Ionenradius wäre 30 Pikometer (pm und äquivalent zu 0,3 Angström Å) bis 200 pm (2 Å). Der Ionenradius kann unter Verwendung von Röntgenkristallographie oder ähnlichen Techniken gemessen werden.

Ionenradius-Trend im Periodensystem

Ionenradius und Atomradius folgen den gleichen Trends im Periodensystem:

• Wenn Sie sich von oben nach unten bewegen, nimmt der Ionenradius einer Elementgruppe (Spalte) zu. Dies liegt daran, dass eine neue Elektronenhülle hinzugefügt wird, wenn Sie sich im Periodensystem bewegen. Dies erhöht die Gesamtgröße des Atoms.
• Wenn Sie sich über eine Elementperiode (Reihe) von links nach rechts bewegen, verringert sich der Ionenradius. Obwohl die Größe des Atomkerns mit zunehmenden Atomzahlen über eine Periode zunimmt, nimmt der Ionen- und Atomradius ab. Dies liegt daran, dass auch die effektive positive Kraft des Kerns zunimmt und die Elektronen fester anzieht. Besonders deutlich ist der Trend bei den Metallen, die Kationen bilden. Diese Atome verlieren ihr äußerstes Elektron, was manchmal zum Verlust einer gesamten Elektronenhülle führt. Der Ionenradius von Übergangsmetallen in einer Periode ändert sich jedoch in der Nähe des Beginns einer Reihe nicht sehr von einem Atom zum nächsten.

Variationen im Ionenradius

Weder der Atomradius noch der Ionenradius eines Atoms ist ein fester Wert. Die Konfiguration oder Stapelung von Atomen und Ionen beeinflusst den Abstand zwischen ihren Kernen. Die Elektronenschalen der Atome können sich je nach den Umständen überlappen und dabei unterschiedliche Abstände einhalten.

Der "kaum berührende" Atomradius wird manchmal als Van-der-Waals-Radius bezeichnet, da die schwache Anziehungskraft von Van-der-Waals-Kräften den Abstand zwischen den Atomen bestimmt. Dies ist die Art von Radius, die üblicherweise für Edelgasatome angegeben wird. Wenn Metalle in einem Gitter kovalent miteinander verbunden sind, kann der Atomradius der kovalente Radius oder der metallische Radius genannt werden. Der Abstand zwischen nichtmetallischen Elementen kann auch als kovalenter Radius bezeichnet werden.

Wenn Sie ein Diagramm mit Ionenradius- oder Atomradiuswerten lesen, sehen Sie höchstwahrscheinlich eine Mischung aus metallischen Radien, kovalenten Radien und Van-der-Waals-Radien. Meistens sollten die winzigen Unterschiede in den Messwerten kein Problem sein. Wichtig ist, den Unterschied zwischen Atom- und Ionenradius, die Trends im Periodensystem und den Grund für die Trends zu verstehen.