2) Van-der-Waals-Radius

Er ist die Hälfte des Abstands zwischen den Kernen zweier identischer, nicht gebundener, isolierter Atome oder zweier benachbarter identischer Atome, die zu zwei benachbarten Molekülen eines Elements im festen Zustand gehören. Die Größe des Van-der-Waals-Radius hängt von der Packung der Atome ab, wenn sich das Element im festen Zustand befindet.

Zum Beispiel beträgt der Kernabstand zwischen zwei benachbarten Chloratomen der beiden benachbarten Moleküle im festen Zustand 360 pm. Daher beträgt der Van-der-Waals-Radius des Chloratoms 180 pm.

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3) Metallischer Radius

Ein Metallgitter oder -kristall besteht aus positiven Kernen oder Metallionen, die in einem bestimmten Muster in einem Meer von beweglichen Valenzelektronen angeordnet sind. Jeder Kern wird gleichzeitig von einer Anzahl beweglicher Elektronen angezogen, und jedes bewegliche Elektron wird von einer Anzahl von Metallionen angezogen.

Die Anziehungskraft zwischen den beweglichen Elektronen und den positiven Kernen wird als Metallbindung bezeichnet. Sie beträgt die Hälfte des inneren Kernabstandes zwischen den beiden benachbarten Metallionen im Metallgitter. In einem Metallgitter sind die Valenzelektronen beweglich, daher werden sie nur schwach von den Metallionen oder Kernen angezogen.

In einer kovalenten Bindung wird ein Elektronenpaar stark von den Kernen zweier Atome angezogen. Daher ist ein metallischer Radius immer größer als sein kovalenter Radius. Der metallische Radius von Natrium beträgt beispielsweise 186 pm, während sein kovalenter Radius, der durch seinen Dampf, der als Na2 vorliegt, bestimmt wird, 154 pm beträgt. Der metallische Radius von Kalium beträgt 231 pm, während sein kovalenter Radius 203 pm beträgt.

Lesen Sie hier über metallische und nichtmetallische Zeichen.

Variation der Atomradien im Periodensystem

Variation innerhalb einer Periode

• Die kovalenten und Van-der-Waals-Radien nehmen mit steigender Ordnungszahl ab, wenn wir uns in einer Periode von links nach rechts bewegen. Die Alkalimetalle ganz links im Periodensystem haben den größten Radius in einer Periode. Die Halogene ganz rechts im Periodensystem haben die kleinste Größe. Die Atomgröße von Stickstoff ist die kleinste. Nach Stickstoff nimmt die Atomgröße für Sauerstoff zu und für Fluor ab. Die Größe der Atome der Edelgase ist größer als die der vorangehenden Halogene.
• Wenn wir uns in einer Periode von links nach rechts bewegen, erhöht sich die Kernladung in jedem nachfolgenden Element um eine Einheit, während die Anzahl der Schalen gleich bleibt. Durch diese erhöhte Kernladung werden die Elektronen aller Schalen näher an den Kern gezogen. Dadurch wird jede einzelne Schale kleiner und kleiner. Dies führt dazu, dass der Atomradius in einer Periode von links nach rechts abnimmt.
• Der Atomradius nimmt von den Halogenen bis zu den Edelgasen sprunghaft zu. Das liegt daran, dass die Inertgase vollständig gefüllte Orbitale haben. Daher ist der interelektronische Abstand maximal. Die Größe der Atome wird durch den Van-der-Waals-Radius ausgedrückt, da sie keine kovalenten Bindungen eingehen. Der Van-der-Waals-Radius ist größer als der kovalente Radius. Daher ist die Atomgröße eines Edelgases in einer Periode viel größer als die des vorhergehenden Halogens

Variation innerhalb einer Gruppe

Die Atomradien der Elemente nehmen mit der Erhöhung der Ordnungszahl von oben nach unten in einer Gruppe zu. Je weiter man sich in der Gruppe nach unten bewegt, desto größer wird die Hauptquantenzahl. Bei jedem weiteren Element wird eine neue Energieschale hinzugefügt. Die Valenzelektronen liegen immer weiter vom Kern entfernt. Dadurch nimmt die Anziehungskraft des Kerns auf das Elektron ab. Daher vergrößert sich der Atomradius.

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Q: Warum ist der Van-der-Waals-Radius immer größer als der kovalente Radius?

Ans: Die Van-der-Waals-Anziehungskräfte sind schwach. Deshalb ist der Kernabstand bei Atomen, die durch Van-der-Waals-Kräfte gehalten werden, viel größer als der zwischen kovalent gebundenen Atomen. Da eine kovalente Bindung durch die Überlappung von zwei halbgefüllten Atomorbitalen gebildet wird, wird ein Teil der Elektronenwolke gemeinsam genutzt. Daher sind die kovalenten Radien immer kleiner als der van der Waal-Radius.