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Lexikon der Geowissenschaften: Ionenradius

Ionenradius, Radius eines kugelförmig gedachten Ions in einer ionischen Verbindung; empirisches, aber bewährtes Konzept zur Interpretation und Bestimmung von Kristallstrukturen. Die große Bedeutung von Ionenradien für die Strukturchemie beruht auf dem Konzept, daß Ionen sich wie starre Kugeln verhalten und in Ionenkristallen für die einzelnen Ionen typische und übertragbare Radien haben. Die ersten Ionenradien wurden von Wasastjerna (1923) berechnet, darunter die für F- und O2-. Diese hatte Goldschmidt (1926) verwendet, um aus interatomaren Abständen bekannter Kristallstrukturen eine umfangreiche Tabelle von Ionenradien aufzustellen, die später von anderen Autoren verbessert wurde, u.a. von Pauling (unitäre Ionenradien), Ahrens (1952) und Shannon & Prewitt (effektive Ionenradien).

Folgende Regeln lassen sich aufstellen: a) Kationen sind generell kleiner, Anionen größer als die neutralen Atome; Kationen sind meist kleiner als Anionen. b) Innerhalb einer Gruppe des Periodensystems nimmt bei gleichbleibender Ladung der Ionenradius zu. c) Entlang einer Reihe des Periodensystems nimmt der Ionenradius bei gleichbleibender Ionenladung ab. d) In einer Reihe isoelektronischer Kationen wie Na+, Mg2+ oder Al3+ nimmt der Radius mit zunehmender Ladung stark ab. e) In einer Reihe isoelektronischer Anionen wie O2- oder F- nimmt der Radius mit zunehmender Ladung zu. f) Bei Elementen, die in mehreren Oxidationsstufen vorliegen können (z.B. Fe2+, Fe3+), nimmt der Radius mit zunehmender Ladung ab. g) Der Ionenradius hängt von der Koordinationszahl ab, er nimmt mit wachsender Koordinationszahl zu. h) Der Ionenradius hängt, insbesondere für Übergangselemente, auch vom Spinzustand der Valenzschale ab. Er ist bei ein und demselben Element für eine High-Spin-Konfiguration größer als für die Low-Spin-Konfiguration. [KE]

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