Effekt des inerten Elektronenpaares

Der Effekt des inerten Elektronenpaares oder Inert-Pair-Effect ist ein relativistischer Effekt, der die bevorzugte Bildung von Ionen mit zwei Oxidationsstufen unterhalb der zu erwartenden beschreibt. Dies geschieht bei Elementen mit p-Elektronen ab der 13. Gruppe (3. Hauptgruppe).

Ab der 4. Periode beginnend, aber vor allem ab der 6. Periode bewegen sich die Elektronen in den inneren s-Orbitalen nahezu mit Lichtgeschwindigkeit. Das führt dazu, dass die Masse der s-Elektronen zunimmt und damit ihr mittlerer Abstand zum Kern abnimmt. Das Orbital „schrumpft“ sozusagen. Auf Grund der Orthogonalität der s-Orbitale wirkt sich ein Schrumpfen des 1s Orbitals direkt auf alle höheren s-Orbitale aus, welche somit ebenfalls kontrahieren. Eine Folge daraus ist, dass die Ionisierungsenergien (die normalerweise innerhalb einer Hauptgruppe nach unten abnehmen) zunehmen. So sind etwa die Ionisierungsenergien der s-Elektronen in Thallium größer als in Aluminium. Die s-Elektronen verhalten sich also „inert“ gegen Ionisierung. So bildet sich zum Beispiel Tl-(I) bevorzugt gegenüber Tl-(III) und Pb-(II) leichter als Pb-(IV).

Literatur

• Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 305.