Van-der-Waals-Radius

Als Van-der-Waals-Radius r_vdW (nach Johannes Diderik van der Waals) eines Atoms bezeichnet man den Radius einer gedachten harten Kugel, welche als Modell für den Abstand zwischen Atomen ohne stärkere Wechselwirkungen als der Van-der-Waals-Wechselwirkungen dient (nicht-bindender Abstand). Der Abstand der beiden Atome wird dann durch die Summe der beiden zugehörigen Van-der-Waals-Radien berechnet. Bei stärkeren Wechselwirkungen zwischen den Atomen (z. B. kovalente Bindung, metallische Bindung etc.) findet man Abtände zwischen diesen, die kürzer als die Summe der Van-der-Waals-Radien sind (und z. B. durch Summation der zugehörigen Kovalenzradien vorhergesagt werden können). Van-der-Waals-Radien werden teilweise experimentell durch die Abstände in (nicht chemisch verbundenen) Atompaaren in Kristallen ermittelt, teilweise aber auch aus theoretischen Arbeiten. Die nachstehene Übersicht ist eine Mischung aus beiden (Einzelnachweis ^[1] ist experimentell und wird weitverbreitet in der Kristallographie benutzt, die Werte aus Einzelnachweis ^[2] entstammen quantenchemischen Rechnungen).

**Tabelle der Van-der-Waals-Radien in Pikometer (pm)**
Gruppe	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Periode
1	H 110^[1]																	He 140^[3]
2	Li 182^[3]	Be 153^[4]											B 192^[4]	C 170^[3]	N 155^[3]	O 152^[3]	F 147^[3]	Ne 154^[3]
^[3]3	Na 227^[3]	Mg 173^[3]											Al 184^[4]	Si 210^[3]	P 180^[3]	S 180^[3]	Cl 175^[3]	Ar 188^[3]
4	K 275^[3]	Ca 231^[4]	Sc –	Ti –	V –	Cr –	Mn –	Fe –	Co –	Ni 163^[3]	Cu 140^[3]	Zn 139^[3]	Ga 187^[3]	Ge 211^[4]	As 185^[3]	Se 190^[3]	Br 185^[3]	Kr 202^[3]
5	Rb 303^[4]	Sr 249^[4]	Y –	Zr –	Nb –	Mo –	Tc –	Ru –	Rh –	Pd 163^[3]	Ag 172^[3]	Cd 158^[3]	In 193^[3]	Sn 217^[3]	Sb 206^[4]	Te 206^[3]	I 198^[3]	Xe 216^[3]
6	Cs 343^[4]	Ba 268^[4]	La –	Hf –	Ta –	W –	Re –	Os –	Ir –	Pt 175^[3]	Au 166^[3]	Hg 155^[3]	Tl 196^[3]	Pb 202^[3]	Bi 207^[4]	Po 197^[4]	At 202^[4]	Rn 220^[4]
7	Fr 348^[4]	Ra 283^[4]

Es ist zu beachten, dass es darüber hinaus mehrere verschiedene Tabellen mit teilweise sehr unterschiedlichen Van-der-Waals-Radien gibt, darunter die Radien nach Bondi,^[3] die nach Batsanov,^[2] die nach Hu,^[5] die nach Truhlar^[4] und die nach Alvarez.^[6] Die Unterschiede beruhen teilweise auf den unterschiedlichen physikalischen Grundlagen mit denen sie abgeleitet wurden. Es ist also Vorsicht angeraten, die Werte einer dieser Tabellen (und auch oben genannte) als absolut anzusehen, bevor man sich über die Bedeutung und die Herkunft der Werte informiert hat und sie passend zur eigenen Fragestellung auswählt. Eine Übersicht von 2014 stellt die verschiedenen Wertereihen einander kritisch gegenüber.^[7] Hier findet sich eine Gegenüberstellung verschiedener Werte von vier Autoren in Å:

		r_vdW / Å	r_vdW / Å	r_vdW / Å	r_vdW / Å
Element	Ordnungs- zahl	Bondi^[3] 1966	Batsanov^[2] 2001	Hu^[5] 2009	Alvarez^[6] 2014
H	1	1.2	1.0	1.08	1.2
Li	3	1.82	2.15	2.14	2.12
Be	4		1.85	1.69	1.98
B	5		1.75	1.68	1.91
C	6	1.7	1.7	1.53	1.77
N	7	1.55	1.6	1.51	1.66
O	8	1.52	1.55	1.49	1.5
F	9	1.47	1.45	1.48	1.46
Na	11	2.27	2.45	2.38	2.5
Mg	12	1.73	2.15	2.00	2.51
Al	13		2.05	1.92	2.25
Si	14	2.1	2.05	1.93	2.19
P	15	1.8	1.95	1.88	1.9
S	16	1.8	1.8	1.81	1.89
Cl	17	1.75	1.8	1.75	1.82
Se	17	1.90	1.9	1.92	1.82
K	19	2.75	2.85	2.52	2.73
Ca	20		2.45	2.27	2.62
Sc	21		2.25	2.15	2.58
Ti	22		2.10	2.11	2.45
V	23		2.05	2.07	2.42
Cr	24		2.0	2.06	2.45
Mn	25		2.0	2.05	2.45
Fe	26		2.0	2.04	2.44
Ni	28	1.63	1.95	1.97	2.4
Cu	29	1.40	1.9	1.96	2.38
Zn	30	1.39	2.0	2.01	2.39
Ga	31	1.87	2.05	2.03	2.32
Ge	32		2.05	2.05	2.29
As	33	1.85	2.05	2.08	1.88
Br	35	1.85	1.9	1.9	1.86
Rb	37		3.0	2.61	3.21
Sr	38		2.6	2.42	2.84
Y	39		2.4	2.32	2.75
Zr	39		2.3	2.23	2.52
Nb	41		2.15	2.18	2.56
Mo	42		2.1	2.17	2.45
Tc	43		2.1	2.16	2.44
Ru	44		2.05	2.13	2.46
Rh	45		2.0	2.1	2.44
Pd	46	1.63	2.05	2.1	2.15
Ag	47	1.72	2.05	2.11	2.53
Co	47		1.95	2	2.4
Cd	48	1.62	2.2	2.18	2.43
In	49	1.93	2.25	2.21	2.43
Sn	50	2.17	2.2	2.23	2.42
Sb	51		2.25	2.24	2.47
Te	52	2.06	2.15	2.11	1.99
I	53	1.98	2.1	2.09	2.04
Cs	55		3.15	2.75	3.48
Ba	56		2.7	2.59	3.03
La	57		2.5	2.43	2.98
Hf	72		2.25	2.23	2.63
Ta	73		2.2	2.22	2.53
W	74		2.15	2.18	2.57
Re	75		0.21	2.16	2.49
Os	76		2.0	2.16	2.48
Ir	77		2.0	2.13	2.41
Pt	78	1.72	2.05	2.13	2.32
Au	79	1.66	2.0	2.14	2.32
Hg	80	1.70	2.1	2.23	2.45
Tl	81	1.96	2.25	2.27	2.47
Pb	82	2.02	2.3	2.37	2.6
Bi	83		2.35	2.38	2.54
Th	90		2.45	2.45	2.93
U	91	1.86	2.4	2.41	2.71

Das Van-der-Waals-Volumen ergibt sich als $V_{w}={\frac {4}{3}}\pi r_{w}^{3}$ .

Siehe auch

Literatur

Ulrich Müller: Anorganische Strukturchemie. 5., überarbeitete und erweiterte Auflage. Teubner, Wiesbaden 2006, ISBN 3-8351-0107-2, S. 74–75.
David W. H. Rankin, Norbert W. Mitzel, Carole A. Morrison: Structural Methods in Molecular Inorganic Chemistry, Chichester, West Sussex, United Kingdom 2013, ISBN 978-1-118-46288-1.

Weblinks

van der Waals radii In: Structural Biology Glossary, imb-jena.de (englisch)

Einzelnachweise

↑ ^a ^b R. Scott Rowland, Robin Taylor: Intermolecular Nonbonded Contact Distances in Organic Crystal Structures: Comparison with Distances Expected from van der Waals Radii. In: The Journal of Physical Chemistry. Bd. 100, Nr. 18, 1996, S. 7384–7391, doi:10.1021/jp953141+.
↑ ^a ^b ^c S. S. Batsanov: Van der Waals Radii of Elements. In: Inorganic Materials. Band 37, Nr. 9, 2001, S. 871–885, doi:10.1023/A:1011625728803.
↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q ^r ^s ^t ^u ^v ^w ^x ^y ^z ^aa ^ab ^ac ^ad ^ae ^af ^ag ^ah ^ai ^aj ^ak ^al ^am A. Bondi: van der Waals Volumes and Radii. In: The Journal of Physical Chemistry. Band 68, Nr. 3, März 1964, S. 441–451, doi:10.1021/j100785a001.
↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q Manjeera Mantina, Adam C. Chamberlin, Rosendo Valero, Christopher J. Cramer, Donald G. Truhlar: Consistent van der Waals Radii for the Whole Main Group. In: The Journal of Physical Chemistry A. Bd. 113, Nr. 19, 2009, S. 5806–5812, doi:10.1021/jp8111556.
↑ ^a ^b S. Z. Hu, Z. H. Zhou, B. E. Robertson, Consistent approaches to van der Waals radii for the metallic elements, Z. Kristallogr. 2009, 224, 375–383; DOI10.1524/zkri.2009.1158375
↑ ^a ^b Santiago Alvarez: A cartography of the van der Waals territories. In: Dalton Transactions. Band 42, Nr. 24, 2013, S. 8617, doi:10.1039/c3dt50599e.
↑ Sheng-Zhi Hu, Zhao-Hui Zhou, Zhao-Xiong Xie, Beverly E. Robertson: A comparative study of crystallographic van der Waals radii. In: Zeitschrift für Kristallographie – Crystalline Materials. Band 229, Nr. 7, Juli 2014, S. 517–523, doi:10.1515/zkri-2014-1726.

[Rowland-1] R. Scott Rowland, Robin Taylor: Intermolecular Nonbonded Contact Distances in Organic Crystal Structures: Comparison with Distances Expected from van der Waals Radii. In: The Journal of Physical Chemistry. Bd. 100, Nr. 18, 1996, S. 7384–7391, doi:10.1021/jp953141+.

[:0-2] S. S. Batsanov: Van der Waals Radii of Elements. In: Inorganic Materials. Band 37, Nr. 9, 2001, S. 871–885, doi:10.1023/A:1011625728803.

[Bondi-3] ↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q ^r ^s ^t ^u ^v ^w ^x ^y ^z ^aa ^ab ^ac ^ad ^ae ^af ^ag ^ah ^ai ^aj ^ak ^al ^am A. Bondi: van der Waals Volumes and Radii. In: The Journal of Physical Chemistry. Band 68, Nr. 3, März 1964, S. 441–451, doi:10.1021/j100785a001.

[Mantina-4] ↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j ^k ^l ^m ⁿ ^o ^p ^q Manjeera Mantina, Adam C. Chamberlin, Rosendo Valero, Christopher J. Cramer, Donald G. Truhlar: Consistent van der Waals Radii for the Whole Main Group. In: The Journal of Physical Chemistry A. Bd. 113, Nr. 19, 2009, S. 5806–5812, doi:10.1021/jp8111556.

[:1-5] S. Z. Hu, Z. H. Zhou, B. E. Robertson, Consistent approaches to van der Waals radii for the metallic elements, Z. Kristallogr. 2009, 224, 375–383; DOI10.1524/zkri.2009.1158375

[:2-6] Santiago Alvarez: A cartography of the van der Waals territories. In: Dalton Transactions. Band 42, Nr. 24, 2013, S. 8617, doi:10.1039/c3dt50599e.

[7] Sheng-Zhi Hu, Zhao-Hui Zhou, Zhao-Xiong Xie, Beverly E. Robertson: A comparative study of crystallographic van der Waals radii. In: Zeitschrift für Kristallographie – Crystalline Materials. Band 229, Nr. 7, Juli 2014, S. 517–523, doi:10.1515/zkri-2014-1726.

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