Elektronska afiniteta, kako se spreminja v periodnem sistemu in primerih



The elektronska afiniteta ali elektroafinskost je mera variacije energije atoma v plinski fazi, ko vključi elektron v svojo valentno lupino. Ko je atom A pridobljen, dobimo anion A- lahko je bolj stabilen ali ne kot njegovo osnovno stanje. Zato je lahko ta reakcija endotermna ali eksotermna.

Po dogovoru, ko je dobiček elektrona endotermičen, se pozitivni znak "+" dodeli vrednosti elektronske afinitete; namesto tega, če je eksotermna - to pomeni, da sprošča energijo - se tej vrednosti da negativni znak "-". V katerih enotah so te vrednosti izražene? V kJ / mol ali v eV / atom.

Če bi bil element v tekoči ali trdni fazi, bi njihovi atomi medsebojno delovali. To bi povzročilo, da se absorbirana ali sproščena energija zaradi elektronskega dobička razprši med vsemi temi, kar bi povzročilo nezanesljive rezultate..

Nasprotno pa se v plinski fazi domneva, da so izolirani; Z drugimi besedami, ne sodelujejo z ničemer. Potem so atomi, vključeni v to reakcijo: A (g) in A-(g) Tu (g) ​​označuje, da je atom v plinski fazi.

Indeks

  • 1 Prva in druga elektronska sorodnost
    • 1.1 Najprej
    • 1.2 Drugo
  • 2 Kako se elektronska afiniteta spreminja v periodnem sistemu
    • 2.1 Sprememba jedra in zaščitni učinek
    • 2.2 Spremembe v elektronski obliki
  • 3 Primeri
    • 3.1 Primer 1
    • 3.2 Primer 2
  • 4 Reference

Prva in druga elektronska sorodnost

Prvič

Reakcijo elektronskega dobička lahko predstavimo kot:

A (g) + e- => A-(g) + E ali kot A (g) + e- + E => A-(g)

V prvi enačbi je E (energija) najdena kot izdelek na levi strani puščice; in v drugi enačbi se energija šteje kot reaktivna in se nahaja na desni strani. To pomeni, da prvi ustreza eksotermnemu elektronskemu dobitku, drugi pa elektronskemu endotermnemu dobitku.

Vendar pa je v obeh primerih samo elektron, ki doda valenčni lupini atoma A.

Drugič

Možno je tudi, da se, ko je nastal negativni ion A-, ponovno absorbira naslednji elektron:

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

Vendar pa so vrednosti za drugo elektronsko afiniteto pozitivne, saj je treba premagati elektrostatične odbojnosti med negativnim ionom A- in prihajajoči elektron in-.

Kaj določa, da plinasti atom "bolje" prejme elektron? Odgovor je v bistvu v jedru, v zaščitnem učinku notranjih elektronskih plasti in v valentni plasti.

Kako se elektronska afiniteta spreminja v periodnem sistemu

Na zgornji sliki rdeče puščice označujejo smeri, v katerih se poveča elektronska afiniteta elementov. Od tu lahko razumemo elektronsko afiniteto kot eno od periodičnih lastnosti, s posebnostjo, da predstavlja veliko izjem.

Elektronska afiniteta se povečuje skozi skupine in se prav tako poveča od leve proti desni skozi periodni sistem, zlasti s pomočjo bližine atoma fluora. Ta lastnost je tesno povezana z atomskim radijem in energetskimi nivoji njegovih orbital.

Sprememba jedra in zaščitni učinek

Jedro ima protone, ki so pozitivno nabite delce, ki izvajajo atraktivno silo na elektrone. Čim bližje so elektroni v jedru, tem večja je njihova privlačnost. Tako se z naraščanjem razdalje od jedra do elektronov sile privlačnosti zmanjšajo.

Poleg tega elektroni notranje plasti pomagajo "zaščititi" učinek jedra na elektrone najbolj zunanjih plasti: valentni elektroni.

To je posledica samih elektronskih odvratij med njihovimi negativnimi naboji. Vendar pa je ta učinek izničen s povečanjem atomskega števila Z.

Kakšen je odnos med prvo in elektronsko afiniteto? Da bo plinasti atom A bolj nagnjen k pridobivanju elektronov in tvoriti stabilne negativne ione, ko je zaščitni učinek večji kot odbijanje med prihajajočim elektronom in valentno plastjo.

Nasprotno se zgodi, ko so elektroni zelo oddaljeni od jedra in repulzije med njimi ne ovirajo elektronskega dobitka.

Na primer, ko se spuščamo v skupino, se "odprejo" "nove" energetske ravni, ki povečajo razdaljo med jedrom in zunanjimi elektroni. Zato se pri naraščajočih skupinah povečujejo elektronske afinitete.

Spremembe v elektronski obliki

Vse orbitale imajo svoje energetske nivoje, tako da, če bo novi elektron zasedel višjo energijsko orbitalo, bo moral atom absorbirati energijo, da bo to mogoče.

Poleg tega lahko način, na katerega elektroni zasedajo orbitale, daje prednost elektronskemu dobičku ali pa ne, in tako razlikuje razlike med atomi..

Na primer, če so vsi elektroni nespareni v p-orbitalih, bo vključitev novega elektrona povzročila nastanek ujemajočega se para, ki povzroča odbojne sile na druge elektrone..

To velja za atom dušika, katerega afiniteta za elektrone (8kJ / mol) je nižja kot za atom ogljika (-122kJ / mol).

Primeri

Primer 1

Prva in druga elektronska afiniteta za kisik sta:

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

O-(g) + e- + (780kJ / mol) => O2-(g)

Elektronska konfiguracija za O je 1s22s22p4. Že obstaja parov par elektronov, ki ne more premagati privlačne sile jedra; zato elektronski dobiček sprosti energijo po tvorjenju stabilnega iona-.

Vendar, čeprav O2- ima enako konfiguracijo kot neonski žlahtni plin, njegova elektronska odpornost presega privlačno silo jedra in za omogočanje vstopa elektrona je potreben energetski prispevek;.

Primer 2

Če primerjate elektronske afinitete elementov skupine 17, boste imeli naslednje:

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)

Od zgoraj navzdol - navzdol v skupini - naraščajo atomski polmeri in razdalja med jedrom in zunanjimi elektroni. To povzroča povečanje elektronskih afinitet; klor pa presega fluor, ki bi moral imeti največjo vrednost.

Zakaj? Ta anomalija kaže učinek elektronskih odtisov na privlačno silo in nizko zaščito.

Ker je fluor zelo majhen atom, "kondenzira" vse svoje elektrone v majhnem volumnu, kar povzroči večje odbijanje prihajajočega elektrona v nasprotju z njegovo večjo maso (Cl, Br in I).

Reference

  1. Kemija LibreTexts. Elektronska afiniteta. Pridobljeno 4. junija 2018, s strani: chem.libretexts.org
  2. Jim Clark (2012). Elektronska afiniteta. Vzpostavljeno 4. junija 2018, od: chemguide.co.uk
  3. Carl R. Nave. Elektronske pripadnosti elementov glavne skupine. Pridobljeno 4. junija 2018, od: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  4. N. De Leon. Elektronska afiniteta. Vzpostavljeno 4. junija 2018, iz: iun.edu
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27. maj 2016). Definicija afinitete elektrona. Vzpostavljeno 4. junija 2018, iz: thoughtco.com
  6. Cdang (3. oktober 2011). Periodna tabela elektronske afinitete. [Slika] Pridobljeno 4. junija 2018 od: commons.wikimedia.org
  7. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemija (8. izd.). CENGAGE Learning, str. 227-229.
  8. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija (Četrta izdaja, stran 29). Mc Graw Hill.