Um raio iônico é o raio de um cátion ou de um ânion definido pela distância entre os íons num composto iônico. Os catíons são mais pequenos do que o átomo principal, enquanto que os aníons são maiores. Semelhante aos raios atómicos, os raios iônicos são determinados pelo número de elétrons, os orbitais com os seus elétrons de valência, e a carga nuclear.

Consideremos o lítio, que tem uma configuração de elétrons de um núcleo de hélio e um elétron de 2s mais exterior. O elétron 2s está protegido da carga nuclear por dois elétrons de 1s e contribui para o raio atómico de 152 picometros. A perda do elétron dos 2s mais periféricos gera um cátion de lítio, que tem menos elétrons mas o mesmo número de prótons que o átomo principal.

Os dois elétrons de 1s são mantidos mais próximos do núcleo porque experimentam uma maior carga nuclear efetiva do que a carga nuclear dos 2s elétrons. Assim, o raio iônico do cátion de lítio é de 60 picometros, que é muito menor do que o átomo principal. Esta tendência é geralmente observada em todos os catíons metálicos e os seus átomos principais.

Em contraste, os aníons são maiores do que os seus átomos principais. Quando um átomo de flúor aceita um elétron, há um elétron adicional mais exterior, mas o número de prótons, e consequentemente a carga nuclear, permanecem iguais. O aumento dos elétrons a repulsa de elétrons leva a que estes se espalharem mais no espaço.

Assim, o ânion de flúor tem um raio de 136 picometros, que é muito maior do que o átomo principal. Em geral, o raio iônico para os elementos do bloco s e p aumenta na coluna, à medida que o número dos níveis principais de energia, e consequentemente o número de orbitais, aumenta. E um grupo de átomos e íons que têm o mesmo número de elétrons, são referidos como uma série isoelétrica e podem ser organizados através do aumento do número atómico.

Cada membro da série isoelétrica retratada tem 18 elétrons. No entanto, diferem no número de prótons. O íon de sulfureto tem 16 prótons que atraem 18 elétrons, enquanto o íon de cálcio tem 20 prótons que atraem o mesmo número de elétrons.

Assim, com mais prótons, o cálcio pode puxar os elétrons para muito mais perto do núcleo do que o sulfureto, resultando num íon de cálcio menor do que o íon de sulfureto. Quanto maior for a carga nuclear, menor será o raio, embora a adição de uma camada de elétron interrompa esta tendência. No entanto, o sulfureto é o maior e o cálcio é o menor íon desta série.