Plik Elektroniczne powinowactwo lub elektropowinowactwo jest miarą zmienności energetycznej atomu w fazie gazowej, gdy włącza on elektron do swojej powłoki walencyjnej. Gdy elektron zostanie przejęty przez atom A, powstanie anion A- może, ale nie musi, być bardziej stabilny niż stan wyjściowy. Dlatego reakcja ta może być endotermiczna lub egzotermiczna..
Zgodnie z konwencją, gdy wzmocnienie elektronów jest endotermiczne, wartości powinowactwa elektronów przypisuje się dodatni znak „+”; Z drugiej strony, jeśli jest egzotermiczny - to znaczy uwalnia energię - tej wartości nadaje się znak ujemny „-”. W jakich jednostkach są wyrażone te wartości? W kJ / mol lub w eV / atom.
Gdyby pierwiastek znajdował się w fazie ciekłej lub stałej, jego atomy oddziaływałyby ze sobą. Spowodowałoby to, że energia pochłonięta lub uwolniona w wyniku wzmocnienia elektronicznego byłaby rozproszona między wszystkimi, dając niewiarygodne wyniki..
Z drugiej strony zakłada się, że w fazie gazowej są one odizolowane; innymi słowy, nie wchodzą w interakcje z niczym. Zatem atomy biorące udział w tej reakcji to: A (g) i A.-(sol). Tutaj (g) oznacza, że atom jest w fazie gazowej.
Indeks artykułów
Elektronową reakcję wzmocnienia można przedstawić jako:
A (g) + e- => A.-(g) + E lub jako A (g) + e- + E => A-(sol)
W pierwszym równaniu E (energia) znajduje się jako iloczyn po lewej stronie strzałki; aw drugim równaniu energia jest liczona jako reaktywna, znajdująca się po prawej stronie. Oznacza to, że pierwszy odpowiada egzotermicznemu wzmocnieniu elektronicznemu, a drugi endotermicznemu wzmocnieniu elektronicznemu.
Jednak w obu przypadkach tylko jeden elektron jest dodawany do powłoki walencyjnej atomu A..
Możliwe jest również, że po utworzeniu jonu ujemnego A.-, ponownie absorbuje kolejny elektron:
DO-(g) + e- => A.dwa-(sol)
Jednak wartości powinowactwa drugiego elektronu są dodatnie, ponieważ odpychanie elektrostatyczne między jonem ujemnym A musi zostać pokonane- i nadchodzący elektron e-.
Co decyduje o tym, że gazowy atom lepiej „przyjmuje” elektron? Odpowiedź znajduje się zasadniczo w jądrze, w działaniu ekranującym wewnętrznych warstw elektronowych oraz w warstwie walencyjnej.
Na górnym obrazku czerwone strzałki wskazują kierunki, w których wzrasta powinowactwo elektroniczne elementów. W związku z tym powinowactwo elektronowe można rozumieć jako jeszcze jedną z właściwości okresowych, z tą osobliwością, że przedstawia wiele wyjątków.
Powinowactwo elektronowe rośnie w górę przez grupy, a także rośnie od lewej do prawej wzdłuż układu okresowego, zwłaszcza w pobliżu atomu fluoru. Ta właściwość jest ściśle związana z promieniem atomu i poziomami energii jego orbitali..
Jądro ma protony, które są dodatnio naładowanymi cząstkami, które wywierają przyciągającą siłę na elektrony w atomie. Im bliżej jądra znajdują się elektrony, tym większe jest ich przyciąganie. Zatem wraz ze wzrostem odległości od jądra do elektronów mniejsze są siły przyciągania..
Ponadto elektrony wewnętrznej powłoki pomagają „osłaniać” wpływ jądra na elektrony najbardziej zewnętrznych powłok: elektrony walencyjne..
Wynika to z samych odpychania elektronicznego między ich ładunkami ujemnymi. Jednak efektowi temu przeciwdziała się poprzez zwiększenie liczby atomowej Z..
Jak to się ma do elektronicznego powinowactwa? Gazowy atom A będzie miał większą tendencję do pozyskiwania elektronów i tworzenia stabilnych jonów ujemnych, gdy efekt ekranowania jest większy niż odpychanie między nadchodzącym elektronem i powłoką walencyjną.
Odwrotna sytuacja zachodzi, gdy elektrony są bardzo daleko od jądra, a odpychanie między nimi nie osłabia wzmocnienia elektronicznego..
Na przykład zejście do grupy „otwiera” nowe poziomy energii, które zwiększają odległość między jądrem a elektronami zewnętrznymi. Z tego powodu podczas przechodzenia przez grupy wzrasta pokrewieństwo elektroniczne.
Wszystkie orbitale mają swoje poziomy energii, więc jeśli nowy elektron zajmie orbital o wyższej energii, atom będzie musiał zaabsorbować energię, aby było to możliwe..
Ponadto sposób, w jaki elektrony zajmują orbitale, może, ale nie musi, sprzyjać wzmocnieniu elektronowemu, rozróżniając w ten sposób różnice między atomami..
Na przykład, jeśli wszystkie elektrony są niesparowane na orbitali p, włączenie nowego elektronu spowoduje utworzenie pary, która wywiera siły odpychające na inne elektrony..
Tak jest w przypadku atomu azotu, którego powinowactwo elektronowe (8kJ / mol) jest mniejsze niż dla atomu węgla (-122kJ / mol).
Pierwsze i drugie powinowactwo elektroniczne do tlenu to:
O (g) + e- => O-(g) + (141 kJ / mol)
LUB-(g) + e- + (780 kJ / mol) => Odwa-(sol)
Konfiguracja elektronów dla O to 1sdwa2sdwa2 P4. Istnieje już sparowana para elektronów, która nie może pokonać siły przyciągania jądra; dlatego wzmocnienie elektroniczne uwalnia energię po utworzeniu stabilnego jonu O.-.
Jednak chociaż Odwa- Ma taką samą konfigurację jak neon gazu szlachetnego, jego odpychanie elektroniczne przekracza siłę przyciągania jądra, a aby umożliwić wejście elektronu, niezbędny jest wkład energii.
Jeżeli porównuje się powinowactwa elektroniczne elementów z grupy 17, otrzymamy:
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- = Ja-(g) + (295 kJ / mol)
Od góry do dołu - malejąco w grupie - zwiększają się promienie atomów, a także odległość między jądrem a elektronami zewnętrznymi. Powoduje to wzrost powinowactwa elektronicznego; Jednak fluor, który powinien mieć najwyższą wartość, wyprzedza chlor.
Dlaczego? Ta anomalia pokazuje wpływ odpychania elektronicznego na siłę przyciągania i niskie ekranowanie..
Ponieważ jest to bardzo mały atom, fluor „kondensuje” wszystkie swoje elektrony w małej objętości, powodując większe odpychanie nadchodzącego elektronu, w przeciwieństwie do jego bardziej obszernych kongenerów (Cl, Br i I)..
Jeszcze bez komentarzy