Електронна спорідненість, як вона змінюється в періодичній таблиці та прикладах



The електронна спорідненість або електроаффинность - це міра зміни енергії атома в газовій фазі, коли вона вбудовує електрон у свою валентну оболонку. Як тільки електрон придбаний атомом A, отриманий аніон A- вона може бути більш стабільною або не більшою, ніж її базальний стан. Тому ця реакція може бути ендотермічною або екзотермічною.

Згідно з умовами, коли коефіцієнт посилення електрона є ендотермічним, позитивному знаку "+" присвоюється значення електронної спорідненості; замість цього, якщо вона екзотермічна - тобто вивільняє енергію - цьому значенню надається негативний знак "-". У яких одиницях виражені ці значення? У кДж / моль, або в еВ / атом.

Якщо б елемент знаходився в рідкій або твердій фазі, то їх атоми взаємодіяли б один з одним. Це призведе до того, що енергія, поглинена або випущена, внаслідок електронного посилення, буде розподілена між усіма цими, що призведе до ненадійних результатів.

Навпаки, у газовій фазі передбачається, що вони є ізольованими; Іншими словами, вони ні з чим не взаємодіють. Потім атоми, що беруть участь у цій реакції, являють собою: A (g) і A-(g) Тут (g) означає, що атом знаходиться в газовій фазі.

Індекс

  • 1 Перша і друга електронна спорідненість
    • 1.1
    • 1.2 По-друге
  • 2 Як електронна спорідненість змінюється в періодичній таблиці
    • 2.1 Відхилення за ядром і ефект екранування
    • 2.2 Варіації за допомогою електронної конфігурації
  • 3 Приклади
    • 3.1 Приклад 1
    • 3.2 Приклад 2
  • 4 Посилання

Перша і друга електронна спорідненість

По-перше

Реакцію електронного посилення можна представити у вигляді:

A (g) + e- => A-(g) + E, або як A (g) + e- + E => A-(g)

У першому рівнянні Е (енергія) виявляється як виріб на лівій стороні стрілки; у другому рівнянні енергія враховується як реактивна, розташована з правого боку. Тобто перше відповідає екзотермічному електронному посиленню, а друге - електронному ендотермічному посиленню.

Однак в обох випадках до валентної оболонки атома A додає тільки електрон.

Друге

Можливо також, що як тільки утвориться негативний іон А-, знову поглинає інший електрон:

A-(g) + e- => A2-(g)

Однак значення для другої електронної спорідненості є позитивними, оскільки електростатичні відштовхування між негативним іоном A необхідно подолати- і вхідний електрон і-.

Що визначає, що газоподібний атом "отримує" електрон краще? Відповідь лежить по суті в ядрі, в захисному ефекті внутрішніх електронних шарів і в валентному шарі.

Як електронна спорідненість змінюється в періодичній таблиці

У верхньому зображенні червоні стрілки вказують напрями, в яких збільшується електронна спорідненість елементів. Звідси ми можемо зрозуміти електронну спорідненість як одну з періодичних властивостей, з особливістю, що вона представляє багато виключень.

Електронна спорідненість зростає по групах і, аналогічно, зростає зліва направо через періодичну таблицю, особливо в околі атома фтору. Ця властивість тісно пов'язана з атомним радіусом і енергетичними рівнями його орбіталей.

Відхилення ядра і ефект екранування

Ядро має протони, які є позитивно зарядженими частинками, які надають привабливу силу на електрони атома. Чим ближче електрони в ядрі, тим більше вони відчувають себе. Таким чином, по мірі збільшення відстані від ядра до електронів сили притягання менше.

Крім того, електрони внутрішнього шару допомагають "захистити" ефект ядра від електронів зовнішніх шарів: валентних електронів.

Це пояснюється самими електронними відштовхуваннями серед своїх негативних зарядів. Однак цей ефект протидіє збільшенню атомного числа Z.

Який зв'язок між першою та електронною спорідненістю? Те, що газоподібний атом А буде мати більше схильності до отримання електронів і утворювати стабільні негативні іони, коли ефект екранування більший, ніж відштовхування між вхідним електроном і типом валентного шару.

Буває протилежне, коли електрони знаходяться дуже далеко від ядра і відштовхування між ними не заважає електронному посиленню.

Наприклад, при спуску в групу «нові» енергетичні рівні «відкриваються», що збільшує відстань між ядром і зовнішніми електронами. Саме з цієї причини, коли висхідні групи збільшують електронну спорідненість.

Варіації за допомогою електронної конфігурації

Всі орбіталі мають свої енергетичні рівні, тому, якщо новий електрон займе більш високу енергетичну орбіталь, атом буде потрібно поглинати енергію, щоб зробити це можливим.

Крім того, спосіб, в який електрони займають орбіталі, може або не сприяє електронному посиленню, тим самим розрізняючи відмінності між атомами..

Наприклад, якщо всі електрони незв'язані в р-орбіталях, включення нового електрона призведе до утворення узгодженої пари, яка надає сили відштовхування на інші електрони..

Це стосується атома азоту, чия спорідненість до електронів (8 кДж / моль) нижче, ніж для атома вуглецю (-122 кДж / моль)..

Приклади

Приклад 1

Першою і другою електронною спорідненістю до кисню є:

O (g) + e- => O-(g) + (141 кДж / моль)

O-(g) + e- + (780 кДж / моль) => O2-(g)

Електронна конфігурація для O дорівнює 1s22s22p4. Існує вже парна пара електронів, яка не може подолати привабливу силу ядра; отже, електронне підсилення виділяє енергію після формування стабільного іона-.

Однак, хоча О2- вона має таку ж конфігурацію, як неоновий благородний газ, її електронні відштовхування перевищують привабливу силу ядра, а для входу електрона необхідно енергетичний внесок.

Приклад 2

Якщо порівняти електронну спорідненість елементів групи 17, то ви отримаєте наступне:

F (g) + e- = F-(g) + (328 кДж / моль)

Cl (g) + e- = Cl-(g) + (349 кДж / моль)

Br (g) + e- = Br-(g) + (325 кДж / моль)

I (g) + e- = I-(g) + (295 кДж / моль)

Зверху вниз - знижується в групі - збільшення атомних радіусів, а також відстань між ядром і зовнішніми електронами. Це призводить до збільшення електронних спорідненостей; однак, фтор, який повинен мати найбільше значення, перевищується хлором.

Чому? Ця аномалія свідчить про вплив електронних відштовхувань на привабливу силу і низьку екранування.

Оскільки він є дуже малим атомом, фтор "конденсує" всі свої електрони в невеликому обсязі, викликаючи більший відштовхування на вхідний електрон, на відміну від його більшої маси (Cl, Br і I).

Список літератури

  1. Хімія LibreTexts. Електронна спорідненість. Отримано 4 червня 2018 р. З: chem.libretexts.org
  2. Джим Кларк (2012). Електронна спорідненість. Отримано 4 червня 2018 року від: chemguide.co.uk
  3. Карл Р. Наве. Електронні зв'язки елементів основної групи. Отримано 4 червня 2018 року від: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  4. Проф. Н. Де Леон. Електронна спорідненість. Отримано 4 червня 2018 р., З: iun.edu
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27 травня 2016 р.). Визначення спорідненості до електронів. Отримано 4 червня 2018 року з: thoughtco.com
  6. Cdang (3 жовтня 2011 року). Електронна афінність періодичної таблиці. [Малюнок] Отримано 4 червня 2018 року від: commons.wikimedia.org
  7. Уіттен, Девіс, Пек і Стенлі. Хімія (8-е изд.). CENGAGE Learning, с. 227-229.
  8. Shiver & Atkins. (2008). Неорганічна хімія (Четверте видання, стор. 29). Mc Graw Hill.