Lexikon der Physik

Atomradius, effektiver Wechselwirkungsradius eines Atoms. Der Radius eines Atoms oder Ions ist im Rahmen einer quantenmechanischen Beschreibung der Atome keine wohldefinierte Größe. Die empirisch definierten Atomradien beruhen darauf, daß in ähnlichen Bindungssituationen die Bindungslängen oft der Additivitätsregel d_AB = (d_AA + d_BB)/2 genügen. Auf diese Weise lassen sich effektive Wechselwirkungsradien (Bindungsradien) definieren, deren Werte allerdings entsprechend der zugrundegelegten Wechselwirkung stark unterschiedlich sein können. Man unterscheidet daher in der Regel kovalente und metallische Atomradien, ionische Radien und Van-der-Waals-Radien (s. Tabelle). Theoretisch kann man als Atomradius das Maximum von rR_val(r) definieren, wobei R_val(r) die Radialfunktion des höchsten besetzten Valenzorbitals (Atomorbital) ist. Für den Radius des Wasserstoffatoms erhält man mit dieser Definition genau den Bohrschen Radius.

Atomradius: Nach verschiedenen Kriterien bestimmte Atomradien (in Å) der Elemente bis Kr. Die Zahlen in Klammern geben die Ionenladung an.

Chemisch gesehen gibt der Atom- oder Ionenradius die Ausdehnung der mit Elektronen besetzten Orbitale eines Atoms oder Ions an. Der Ionenradius von Kationen ist kleiner als ihr Kovalenzradius, wohingegen die Verhältnisse bei Anionen umgekehrt sind. Die Tendenzen der Atom- und Ionenradien weisen eine Periodizität auf. Der wahrscheinlichste Radius, der sich aus den Radialverteilungsfunktionen ergibt, nimmt mit wachsender Hauptquantenzahl n zu. Da die effektive Kernladung Z_eff (nach Slater) innerhalb einer Gruppe des Periodensystems nur wenig wächst, nehmen die Atom- und Ionenradien von oben nach unten hin zu. Innerhalb einer Periode, in der sich n nicht ändert, steigt Z_eff an, da sich die Valenzelektonen nur geringfügig gegenseitig abschirmen. Als Folge davon tritt eine Kontraktion der Orbitale mit steigender Ordnungszahl ein. Wenn die nächstfolgende Hauptquantenzahl erreicht wird, steigen die Atom- und Ionenradien plötzlich wieder an.

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