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Van-der-Waals-Radius
Der Abstand der beiden Atome wird dann durch die Summe der beiden zugehörigen Van-der-Waals-Radien berechnet. Bei stärkeren Wechselwirkungen zwischen den Atomen …
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Bedeutung und Berechnung des Abstands
Der Van-der-Waals-Radius r_{vdW} eines Atoms ist der Radius einer gedachten harten Kugel. Dieses Modell beschreibt den Abstand von Atomen, zwischen denen keine stärkeren Wechselwirkungen als Van-der-Waals-Wechselwirkungen wirken; es geht also um einen nicht-bindenden Abstand.
Für zwei solche Atome wird ihr Abstand als Summe ihrer Van-der-Waals-Radien berechnet. Haben die Atome dagegen stärkere Wechselwirkungen, etwa eine kovalente oder metallische Bindung, ist ihr Abstand kürzer als diese Summe. Solche Bindungsabstände können beispielsweise durch die Summe der jeweiligen Kovalenzradien vorhergesagt werden.
Ermittlung und Tabellenwerte
Van-der-Waals-Radien werden zum Teil experimentell aus den Abständen nicht chemisch verbundener Atome in Kristallen bestimmt. Andere Werte stammen aus theoretischen Arbeiten beziehungsweise quantenchemischen Rechnungen. Die angegebene Übersicht verbindet beide Arten von Werten; ein experimenteller Datensatz wird in der Kristallographie weit verbreitet benutzt.
Die erste Tabelle nennt Werte in Pikometer (pm). Beispiele: Wasserstoff H hat 110 pm, Kohlenstoff C 170 pm, Sauerstoff O 152 pm, Chlor Cl 175 pm und Iod I 198 pm. Bei den Alkalimetallen steigen die angegebenen Werte in den folgenden Perioden an: Li 182 pm, Na 227 pm, K 275 pm, Rb 303 pm, Cs 343 pm und Fr 348 pm. Nicht für alle Elemente enthält diese Tabelle einen Wert; bei zahlreichen Übergangsmetallen steht ein Gedankenstrich.
Unterschiedliche Wertereihen
Es gibt mehrere Tabellen mit teilweise stark unterschiedlichen Van-der-Waals-Radien, darunter die Reihen nach Bondi, Batsanov, Hu, Truhlar und Alvarez. Die Abweichungen beruhen zum Teil auf unterschiedlichen physikalischen Grundlagen, mit denen die Radien abgeleitet wurden. Werte dürfen daher nicht als absolut gelten: Vor der Verwendung muss ihre Bedeutung und Herkunft geprüft und die Tabelle passend zur Fragestellung ausgewählt werden.
Eine Übersicht von 2014 vergleicht Wertereihen von Bondi (1966), Batsanov (2001), Hu (2009) und Alvarez (2014) in Å. Die Unterschiede zeigen sich schon bei einzelnen Elementen: Für H reichen die aufgeführten Werte von 1,0 Å bis 1,2 Å; für Mg von 1,73 Å bis 2,51 Å; für Cu von 1,40 Å bis 2,38 Å. Bei Re ist in der Reihe nach Hu 0,21 Å angegeben, während Batsanov 2,2 Å und Alvarez 2,49 Å nennen.
Van-der-Waals-Volumen
Aus dem Radius lässt sich das Van-der-Waals-Volumen berechnen. Es entspricht dem Volumen der gedachten Kugel:
V_{w} = (4/3) π r_{w}^{3}.
Das Volumen wächst damit mit der dritten Potenz des Radius: Ein größerer Radius führt zu einem deutlich größeren berechneten Van-der-Waals-Volumen.