- Първи и втори електронен афинитет
- първи
- втори
- Как афинитетът на електроните варира в периодичната таблица
- Вариация по сърцевина и екраниращ ефект
- Вариация по конфигурация на електроните
- Примери
- Пример 1
- Пример 2
- Препратки
В електронен афинитета или електро-афинитет е мярка за отклонението на енергичен атом в газова фаза, когато той включва електрон своята валентност обвивка. След като електронът е придобит от атом А, полученият анион А - може или не може да бъде по-стабилен от неговото основно състояние. Следователно, тази реакция може да бъде ендотермична или екзотермична.
По конвенция, когато усилването на електрона е ендотермично, позитивният знак "+" се присвоява на стойността на електронен афинитет; От друга страна, ако той е екзотермичен - това е, той освобождава енергия - на тази стойност се дава отрицателен знак "-". В какви единици се изразяват тези стойности? В kJ / mol, или в eV / атом.
Ако елементът беше в течна или твърда фаза, неговите атоми биха взаимодействали помежду си. Това би довело до поглъщане или освобождаване на енергия, поради електронното усилване, да се разпръсне между всички тях, давайки ненадеждни резултати.
За разлика от тях, в газовата фаза се приема, че са изолирани; с други думи, те не взаимодействат с нищо. И така, атомите, участващи в тази реакция, са: A (g) и A - (g). Тук (ж) означава, че атомът е в газова фаза.
Първи и втори електронен афинитет
първи
Реакцията на електронно усилване може да бъде представена като:
A (g) + e - => A - (g) + E, или като A (g) + e - + E => A - (g)
В първото уравнение Е (енергия) се намира като продукт от лявата страна на стрелката; и във второто уравнение енергията се брои като реактивна, като се намира от дясната страна. Тоест, първата съответства на екзотермична електронна печалба, а втората на ендотермична електронна печалба.
И в двата случая обаче към валентната обвивка на атом А е добавен само един електрон.
втори
Възможно е също така, след като се образува отрицателният йон А, той поглъща друг електрон:
A - (g) + e - => A 2– (g)
Стойностите за афинитета на втория електрон обаче са положителни, тъй като електростатичните отблъсквания между отрицателния йон A - и входящия електрон e - трябва да бъдат преодолени.
Какво определя, че газообразен атом по-добре "приема" електрон? Отговорът се намира по същество в ядрото, в екраниращия ефект на вътрешните електронни обвивки и във валентната обвивка.
Как афинитетът на електроните варира в периодичната таблица
В горното изображение червените стрелки показват посоките, в които се увеличава електронният афинитет на елементите. От това електронният афинитет може да се разбира като още едно от периодичните свойства с особеността, че има много изключения.
Електронният афинитет се увеличава възходящо през групите и също се увеличава отляво надясно по време на периодичната таблица, особено около флуорния атом. Това свойство е тясно свързано с атомния радиус и енергийните нива на неговите орбитали.
Вариация по сърцевина и екраниращ ефект
В ядрото има протони, които са положително заредени частици, които упражняват атрактивна сила върху електроните в атома. Колкото по-близо са електроните до ядрото, толкова по-голямо привличане усещат. По този начин, като разстоянието от ядрото до електроните се увеличава, толкова по-ниски са привлекателните сили.
Освен това, електроните във вътрешната обвивка помагат да „екранират“ ефекта на ядрото върху електроните в най-външните обвивки: валентните електрони.
Това се дължи на самите електронни отблъсквания между техните отрицателни заряди. Този ефект обаче се противодейства чрез увеличаване на атомното число Z.
Как горното се отнася до електронния афинитет? Че газообразният атом А ще има по-голяма склонност да натрупва електрони и да образува стабилни отрицателни йони, когато защитният ефект е по-голям от отблъскванията между входящия електрон и тези на валентната обвивка.
Обратното се случва, когато електроните са много далеч от ядрото и отблъскванията между тях не нарушават електронното усилване.
Например, спускането в група "отваря" нови енергийни нива, които увеличават разстоянието между ядрото и външните електрони. Поради тази причина, докато се движите нагоре по групите, електронните афинитети се увеличават.
Вариация по конфигурация на електроните
Всички орбитали имат своите енергийни нива, така че ако новият електрон ще заеме орбитала с по-висока енергия, атомът ще трябва да абсорбира енергия, за да е възможно това.
Освен това начинът, по който електроните заемат орбиталите, може или не може да благоприятства електронното усилване, като по този начин прави разлика между атомите.
Например, ако всички електрони не са сдвоени в p орбиталите, включването на нов електрон ще доведе до образуването на сдвоена двойка, която упражнява отблъскващи сили върху останалите електрони.
Такъв е случаят с азотния атом, чийто електронен афинитет (8kJ / mol) е по-нисък, отколкото за въглеродния атом (-122kJ / mol).
Примери
Пример 1
Първият и вторият електронен афинитет към кислорода са:
O (g) + e - => O - (g) + (141kJ / mol)
O - (g) + e - + (780kJ / mol) => O 2– (g)
Електронната конфигурация за O е 1s 2 2s 2 2p 4. Вече има сдвоена двойка електрони, която не може да преодолее атрактивната сила на ядрото; следователно електронното усилване освобождава енергия, след като се образува стабилният O - йон.
Въпреки това, макар и O 2 има същата конфигурация като благороден газ неон, на неговата електронни repulsions надвишават привлекателната сила на ядрото, както и доставките на енергия е необходимо да се даде възможност на електрона, за да влезете.
Пример 2
Ако се сравнят електронните афинитети на елементите от група 17, ще се получи следното:
F (g) + e - = F - (g) + (328 kJ / mol)
Cl (g) + e - = Cl - (g) + (349 kJ / mol)
Br (g) + e - = Br - (g) + (325 kJ / mol)
I (g) + e - = I - (g) + (295 kJ / mol)
От горе до долу - спускане в групата - атомните радиуси се увеличават, както и разстоянието между ядрото и външните електрони. Това причинява увеличаване на електронните афинитети; обаче флуорът, който трябва да има най-висока стойност, се превъзхожда от хлора.
Защо? Тази аномалия демонстрира ефекта на електронните отблъсквания върху атрактивната сила и ниското екраниране.
Тъй като това е много малък атом, флуорът "кондензира" всичките си електрони в малък обем, предизвиквайки по-голямо отблъскване на входящия електрон, за разлика от по-обемните му конгенери (Cl, Br и I).
Препратки
- Химия LibreTexts. Афинитет на електроните. Произведено на 4 юни 2018 г. от: chem.libretexts.org
- Джим Кларк. (2012 г.). Афинитет на електроните. Произведено на 4 юни 2018 г. от: chemguide.co.uk
- Карл Р. Nave. Електронни привързаности на елементите от основната група. Произведено на 4 юни 2018 г. от: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- Проф. Н. Де Леон. Афинитет на електроните. Произведено на 4 юни 2018 г. от: iun.edu
- Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (27 май 2016 г.). Определение за афинитет на електрон. Произведено на 4 юни 2018 г. от: thinkco.com
- Cdang. (3 октомври 2011 г.). Периодична таблица за афинитет към електрон., Произведено на 04 юни 2018 г. от: commons.wikimedia.org
- Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Learning, стр. 227-229.
- Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. (Четвърто издание., Стр. 29). Mc Graw Hill.