ELEKTRONAFFINITET: VARIATION AV PERIODISKA TABELLER OCH EXEMPEL - KEMI - 2026

Den elektroniska affiniteten eller elektroaffiniteten är ett mått på den energiska variationen av en atom i gasfas när den införlivar en elektron i dess valensskal. När elektronen har förvärvats av atom A, den resulterande anjonen A ^- kan eller kan inte vara mer stabil än sitt grundtillstånd. Därför kan denna reaktion vara endoterm eller exoterm.

I enlighet med konventionen, när elektronförstärkningen är endotermisk, tilldelas ett positivt tecken "+" till elektronaffinitetsvärdet; Å andra sidan, om det är exotermiskt - det är det, släpper det energi - detta värde ges ett negativt tecken "-". I vilka enheter uttrycks dessa värden? I kJ / mol eller i eV / atom.

Om elementet var i en flytande eller fast fas skulle dess atomer samverka med varandra. Detta skulle leda till att den energi som absorberas eller frigörs, på grund av den elektroniska förstärkningen, sprids bland alla dessa, vilket ger otillförlitliga resultat.

Däremot antas de vara isolerade i gasfasen; med andra ord interagerar de inte med någonting. Så, atomerna som är involverade i denna reaktion är: A (g) och A ^- (g). Här (g) anger att atomen är i gasfasen.

Första och andra elektroniska tillhörigheter

Först

Den elektroniska förstärkningsreaktionen kan representeras som:

A (g) + e ^- => A ^- (g) + E, eller som A (g) + e ^- + E => A ^- (g)

I den första ekvationen finns E (energi) som en produkt på pilens vänstra sida; och i den andra ekvationen räknas energin som reaktiv och ligger på höger sida. Det vill säga den första motsvarar en exoterm elektronisk förstärkning och den andra motsvarar en endoterm elektronisk förstärkning.

I båda fallen är det emellertid bara en elektron som läggs till valensskalet hos atom A.

Andra

Det är också möjligt att när den negativa jonen A ^bildas absorberar en annan elektron:

A ^- (g) + e ^- => A ^2– (g)

Värdena för den andra elektronaffiniteten är dock positiva, eftersom de elektrostatiska avstötningarna mellan den negativa jonen A ^- och den inkommande elektronen e ^- måste övervinnas .

Vad bestämmer att en gasatom bättre "får" en elektron? Svaret finns i huvudsak i kärnan, i skärmningseffekten av de inre elektroniska skalen och i valensskalet.

Hur elektronaffinitet varierar i den periodiska tabellen

I den övre bilden indikerar de röda pilarna riktningarna i vilken den elektroniska affiniteten hos elementen ökar. Från detta kan elektronaffinitet förstås som ytterligare en av de periodiska egenskaperna, med det speciella att det har många undantag.

Elektronaffinitet ökar stigande genom grupperna och ökar också från vänster till höger längs periodiska tabellen, särskilt runt fluoratomen. Den här egenskapen är nära besläktad med atomradie och energinivåerna i dess orbital.

Variation efter kärna och skärmande effekt

Kärnan har protoner, som är positivt laddade partiklar som utövar en attraktiv kraft på elektronerna i atomen. Ju närmare elektronerna är kärnan, desto större är attraktionen. När avståndet från kärnan till elektronerna ökar, desto lägre blir de attraktiva krafterna.

Dessutom hjälper elektronerna i det inre skalet att "skydda" effekten av kärnan på elektronerna i de yttersta skalen: valenselektronerna.

Detta beror på själva de elektroniska avvisningarna mellan deras negativa laddningar. Emellertid motverkas denna effekt genom att antalet Z ökar.

Hur relaterar ovanstående till elektronisk affinitet? Att en gasformig atom A kommer att ha en större tendens att få elektroner och bilda stabila negativa joner när skärmningseffekten är större än avstötningarna mellan den inkommande elektron och de hos valensskalet.

Det motsatta inträffar när elektronerna är mycket långt ifrån kärnan och avvisningarna mellan dem inte gynnar den elektroniska förstärkningen.

Till exempel, fallande i en grupp "öppnar" nya energinivåer, som ökar avståndet mellan kärnan och externa elektroner. Det är av denna anledning att när du flyttar upp grupperna ökar den elektroniska affiniteten.

Variation med elektronkonfiguration

Alla orbitaler har sina energinivåer, så om den nya elektronen kommer att uppta ett orbital med högre energi, kommer atomen att behöva absorbera energi för att detta ska vara möjligt.

Dessutom kan sättet på vilket elektroner upptar orbitalerna kanske eller inte föredrar elektronisk förstärkning, vilket därmed skiljer skillnader mellan atomer.

Om till exempel alla elektroner är parade i p-orbitalerna kommer införandet av en ny elektron att orsaka bildandet av ett parat par, som utövar avvisande krafter på de andra elektronerna.

Detta är fallet för kväveatomen, vars elektronaffinitet (8 kJ / mol) är lägre än för kolatomen (-122 kJ / mol).

exempel

Exempel 1

Den första och den andra elektroniska affiniteten för syre är:

O (g) + e ^- => O ^- (g) + (141 kJ / mol)

O ^- (g) + e ^- + (780 kJ / mol) => O ^2– (g)

Elektronkonfigurationen för O är 1s ² 2s ² 2p ⁴ . Det finns redan ett parparade elektronpar som inte kan övervinna den attraktiva kraften i kärnan; därför, frigör den elektroniska förstärknings energi efter den stabila O ^- jon bildas .

Även om O ^2– har samma konfiguration som ädelgasneon, överskrider dess elektroniska avstötning kärnans attraktiva kraft, och en energiförsörjning är nödvändig för att tillåta elektron att tränga in.

Exempel 2

Om de elektroniska affiniteterna för elementen i grupp 17 jämförs, kommer följande att erhållas:

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)

Från topp till botten - nedåt i gruppen - ökar atomradierna, liksom avståndet mellan kärnan och de externa elektronerna. Detta orsakar en ökning av elektroniska affiniteter; fluor, som borde ha det högsta värdet, är emellertid överskridet av klor.

Varför? Denna avvikelse visar effekten av elektroniska avvisningar på den attraktiva kraften och låg skärmning.

Eftersom det är en mycket liten atom, "kondenserar" fluor alla dess elektroner i en liten volym, vilket orsakar en större repulsion på den inkommande elektron än dess mer voluminösa kongener (Cl, Br och I).

referenser

1. Kemi LibreTexts. Elektronaffinitet. Hämtad den 4 juni 2018 från: chem.libretexts.org
2. Jim Clark. (2012). Elektronaffinitet. Hämtad den 4 juni 2018 från: chemguide.co.uk
3. Carl R. Nave. Elektronaffiniteter från huvudgruppens element. Hämtad den 4 juni 2018 från: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
4. Professor N. De Leon. Elektronaffinitet. Hämtad den 4 juni 2018 från: iun.edu
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27 maj 2016). Definition av elektronaffinitet. Hämtad den 4 juni 2018 från: thoughtco.com
6. Cdang. (3 oktober 2011). Periodisk tabell för elektronaffinitet. . Hämtad den 4 juni 2018 från: commons.wikimedia.org
7. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning, s 227-229.
8. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan, s. 29). Mc Graw Hill.