Elektronisk affinitet, hvordan det varierer i det periodiske system og eksempler



den elektronisk affinitet eller elektroaffinitet er et mål for energivariationen af ​​et atom i gasfasen, når det inkorporerer en elektron i dens valensskal. Når elektronen er blevet erhvervet af atom A, er den resulterende anion A- det kan være mere stabilt eller ej end dets basale tilstand. Derfor kan denne reaktion være endotermisk eller eksoterm.

Ved konventionen, når elektronens forstærkning er endoterm, tildeles et positivt tegn "+" værdien af ​​den elektroniske affinitet; i stedet, hvis det er eksotermt - det vil sige det frigiver energi - denne værdi er givet et negativt tegn "-". I hvilke enheder udtrykkes disse værdier? I kJ / mol eller i eV / atom.

Hvis elementet var i flydende eller fast fase, ville deres atomer interagere med hinanden. Dette ville medføre, at den energi, der absorberes eller frigives på grund af den elektroniske gevinst, bliver spredt blandt alle disse, hvilket giver upålidelige resultater.

I modsætning hertil antages det i gasfasen, at de er isolerede; Med andre ord, interagerer de ikke med noget. Derefter er atomerne involveret i denne reaktion: A (g) og A-(G). Her (g) angiver at atomet er i gasfase.

indeks

  • 1 Første og anden elektroniske affiniteter
    • 1.1 Først
    • 1.2 Andet
  • 2 Hvordan elektronisk affinitet varierer i det periodiske bord
    • 2.1 Variation af kernen og afskærmningseffekten
    • 2.2 Variation ved elektronisk konfiguration
  • 3 eksempler
    • 3.1 Eksempel 1
    • 3.2 Eksempel 2
  • 4 referencer

Første og anden elektroniske affiniteter

første

Reaktionen af ​​den elektroniske forstærkning kan repræsenteres som:

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

I den første ligning findes E (energi) som et produkt på venstre side af pilen; og i den anden ligning tælles energien som reaktiv og er placeret på højre side. Det vil sige den første svarer til en eksoterm elektronisk gevinst og den anden til en elektronisk endotermisk gevinst.

I begge tilfælde er det imidlertid kun en elektron, der tilføjer valensskallen af ​​atom A.

sekund

Det er også muligt, at når den negative ion A har dannet sig-, det absorberer en anden elektron igen:

En-(g) + e- => A2-(G)

Imidlertid er værdierne for den anden elektroniske affinitet positive, da de elektrostatiske afstødninger mellem den negative ion A skal overvindes- og den indkommende elektron og-.

Hvad bestemmer, at et gasformigt atom "modtager" en elektron bedre? Svaret ligger i det væsentlige i kernen, i afskærmningseffekten af ​​de interne elektroniske lag og i valenslaget.

Hvordan elektronisk affinitet varierer i det periodiske bord

I det øverste billede angiver de røde pile de retninger, hvori elementernes elektroniske affinitet stiger. Herfra kan vi forstå den elektroniske affinitet som en af ​​de periodiske egenskaber, med den særegenhed, at den giver mange undtagelser.

Den elektroniske affinitet stiger stigende gennem grupperne og øges ligeledes fra venstre mod højre gennem det periodiske bord, især i nærheden af ​​fluoratomet. Denne ejendom er tæt forbundet med atomradiusen og energieniveauerne i dets orbitaler.

Variation af kernen og afskærmningseffekten

Kernen har protoner, som er positivt ladede partikler, som udøver en attraktiv kraft på atomets elektroner. Jo tættere elektronerne i kernen er, desto større er den tiltrækning, de føler. Således som afstanden fra kernen til elektronerne stiger, er tiltrædelseskræfterne mindre.

Desuden hjælper det indre lagets elektroner med at "beskytte" virkningen af ​​kernen på elektronerne i de yderste lag: valenselektronerne.

Dette skyldes de elektroniske afstødninger selv blandt deres negative omkostninger. Denne effekt modvirkes imidlertid af stigningen i atomnummeret Z.

Hvad er forholdet mellem den tidligere og den elektroniske affinitet? At et gasformigt atom A vil have større tendens til at opnå elektroner og danne stabile negative ioner, når afskærmningseffekten er større end afstødningerne mellem den indkommende elektron og de af valenslaget.

Det modsatte sker, når elektronerne er meget langt fra kernen, og afstødningerne mellem dem forstyrrer ikke den elektroniske gevinst.

Når man f.eks. Falder ned i en gruppe, "nye" energiniveauer "åbnes", hvilket øger afstanden mellem kernen og de eksterne elektroner. Det er derfor, at når stigende grupper øger elektroniske affiniteter.

Variation ved elektronisk konfiguration

Alle orbitaler har deres energiniveauer, så hvis den nye elektron vil optage en højere energibane, skal atomet absorbere energi for at gøre det muligt.

Desuden kan den måde, hvorpå elektroner optager orbitaler, måske eller ikke favorisere elektronisk forstærkning og dermed skelne forskelle mellem atomer..

Hvis alle elektronerne for eksempel bliver unpaired i p-orbitalerne, vil optagelsen af ​​en ny elektron forårsage dannelsen af ​​et matchet par, som udøver repulsive kræfter på de andre elektroner.

Dette er tilfældet for nitrogenatomet, hvis elektronaffinitet (8 kJ / mol) er lavere end for carbonatomet (-122 kJ / mol).

eksempler

Eksempel 1

Den første og anden elektroniske affinitet for ilt er:

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

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

Den elektroniske konfiguration for O er 1s22s22p4. Der er allerede et parret elektroner, som ikke kan overvinde kernens attraktive kraft; Derfor frigiver den elektroniske forstærkning energi efter dannelsen af ​​den stabile O-ion-.

Men selvom O2- den har den samme konfiguration som neon ædelgassen, dens elektroniske afstødninger overstiger den attraktive kraft af kernen, og for at tillade indgangen af ​​elektronen er det nødvendigt et energisk bidrag.

Eksempel 2

Hvis du sammenligner de elektroniske affiniteter af elementerne i gruppe 17, har du følgende:

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)

Fra top til bund - går ned i gruppen - øges atomradiuserne, såvel som afstanden mellem kernen og de eksterne elektroner. Dette medfører en stigning i de elektroniske affiniteter; Fluor, der skal have størst værdi, overskrides imidlertid af klor.

Hvorfor? Denne uregelmæssighed demonstrerer effekten af ​​elektroniske afstødninger på attraktiv kraft og lav afskærmning.

Fordi det er et meget lille atom, kondenserer fluor "alle sine elektroner i et lille volumen, hvilket forårsager større afstødning på den indkommende elektron i modsætning til dens større masse (Cl, Br og I).

referencer

  1. Kemi LibreTexts. Elektronaffinitet. Hentet den 4. juni 2018, fra: chem.libretexts.org
  2. Jim Clark (2012). Elektronaffinitet. Hentet den 4. juni 2018, fra: chemguide.co.uk
  3. Carl R. Nave. Electron Affinities af Main-Group Elements. Hentet den 4. juni 2018 fra: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  4. Prof. N. De Leon. Elektronaffinitet. Hentet den 4. juni 2018, fra: iun.edu
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27. maj 2016). Elektronaffinitetsdefinition. Hentet den 4. juni 2018, fra: thoughtco.com
  6. Cdang. (3. oktober 2011). Periodisk tabel for elektronaffinitet. [Figur]. Hentet den 4. juni 2018, fra: commons.wikimedia.org
  7. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8. udgave). CENGAGE Learning, s. 227-229.
  8. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi (Fjerde udgave, side 29). Mc Graw Hill.