نصف القطر الأيوني هو نصف قطر الكاتيون أو الأنيون المحدد بالمسافة بين الأيونات في مركب أيوني. الكاتيونات أصغر من الذرة الأم،في حين أن الأنيونات أكبر. على غرار نصف القطر الذري،نصف القطر الأيوني يتم تحديده من خلال عدد الإلكترونات،المدارات التي تحمل إلكترونات التكافؤ،والشحنة النووية.

لنفكر في الليثيوم،الذي له تكوين إلكتروني من نواة الهيليوم وإلكترون واحد خارجي في 2s. الإلكترون في 2s محمي من الشحنة النووية بواسطة إلكترونين في 1s ويساهم في نصف القطر الذري 152 بيكومتر. فقدان الإلكترون الخارجي في 2s يولد كاتيون الليثيوم،الذي له عدد إلكترونات أقل ولكن نفس عدد البروتونات مثل الذرة الأم.

الإلكترونان في 1s أقرب إلى النواة لأنهم يواجهون شحنة نووية فعالة أكثر من الإلكترون في 2s. وهكذا،فإن نصف القطر الأيوني لكاتيون لليثيوم هو 60 بيكومتر،وهو أصغر بكثير من الذرة الأم. يتم ملاحظة هذا الاتجاه بشكل عام مع جميع الكاتيونات المعدنية وذراتهم الأم.

في المقابل،تكون الأنيونات أكبر من ذراتها الأم. عندما تقبل ذرة الفلور إلكترونًا،هناك إلكترون خارجي إضافي،لكن عدد البروتونات،ومن ثم الشحنة النووية،تبقي على حالها. يؤدي التنافر المتزايد،بين الإلكترون والإلكترون،إلى انتشار الإلكترونات أكثر في الفضاء.

وبالتالي،فإن أنيون الفلوريد له نصف قطر 136 بيكومتر،وهو أكبر بكثير من الذرة الأم. بشكل عام،نصف القطر الأيوني لعناصر s-block و p-block يزداد أسفل العمود،حيث عدد مستويات الطاقة الرئيسية وبالتالي عدد المدارات،تزداد. ماذا عن مجموعة الذرات والأيونات التي لديها نفس عدد الإلكترونات؟يشار إليها باسم سلسلة التساوي الإلكتروني ويمكن ترتيبها عن طريق زيادة العدد الذري.

كل عضو موجود في سلسلة التساوي الإلكتروني يحتوي على 18 إلكترونًا. ومع ذلك،فإنها تختلف في عدد البروتونات. يحتوي أيون الكبريتيد على 16 بروتون تجذب 18 إلكترونًا،بينما يحتوي أيون الكالسيوم على 20 بروتونًا جاذبًا نفس عدد الإلكترونات.

وهكذا،مع وجود المزيد من البروتونات،يمكن للكالسيوم سحب الإلكترونات أقرب إلى النواة أكثر مما يمكن للكبريتيد،مما ينتج عنه كون أيون الكالسيوم أصغر من أيون الكبريتيد. كلما زادت الشحنة النووية،قل نصف القطر،على الرغم من أن إضافة غلاف إلكتروني يعطل هذا الاتجاه. ومع ذلك،فإن الكبريتيد هو الأكبر والكالسيوم هو أصغر أيون في هذه السلسلة.