Ionenradius

Der Ionenradius bezeichnet die effektive Größe eines einatomigen Ions in einem Ionengitter. Dabei wird vereinfachend angenommen, dass es sich um starre Kugeln handelt, deren Radien unabhängig von der Ionenverbindung sind (sofern die Koordinationszahl übereinstimmt). Der Radius wird aus den Abständen zwischen den Ionen berechnet. Dazu muss der Radius eines beteiligten Ions bekannt sein. Oftmals wird hierzu der Wert 140 pm für das O^2--Ion verwendet.

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Ionenradien und Atomradien stehen in Zusammenhang:

• bei Kationen, also positiv geladene Ionen, ist der Ionenradius kleiner als der Atomradius. Je größer die positive Ladung ist, desto kleiner wird der Ionenradius.
• bei Anionen, also negativ geladene Ionen, ist der Ionenradius größer als der Atomradius. Je größer die negative Ladung ist, desto größer wird der Ionenradius.

Wovon hängt der Ionenradius ab?

a) Von Periode zu Periode nehmen die Ionenradien zu, da mit jeder Periode auch ein neues Elektronenorbital (in der Schule oft als Elektronenwolken oder Schalen bezeichnet) vorhanden ist und so der Abstand der Valenzelektronen zum Atomkern zunimmt.

b) Von der Anzahl an Valenzelektronen. Es gilt folgende Regel: Kationen sind immer kleiner als die Anionen der selben Periode. Einige Kationen (K⁺, Rb⁺, Cs⁺, NH_{4⁺, Ba²⁺) sind größer als das kleinste Anion (F^-). Erklärung: Von Element zu Element nimmt innerhalb einer Periode die Kernladungszahl (= Protonenzahl) zu. Das heißt, die Valenzelektronen werden immer stärker, durch mehr und mehr Protonen angezogen. Daraus folgt: Der Radius nimmt leicht ab}

Für Ionen der Übergangsmetalle hängt der Radius außerdem vom Spin-Zustand ab (siehe Ligandenfeldtheorie).

Das Verhältnis der Ionenradien von Kationen/Anionen bestimmt, von wie vielen Ionen sie umgeben werden (Koordinationszahl) und ist damit u.a. auch für die Kristallstruktur bzw. den Kristallstrukturtyp verantwortlich.

Literatur

Erwin Riedel: Anorganische Chemie, de Gruyter, Berlin 2004 ISBN 3-11-018168-1