СРОДСТВО К ЭЛЕКТРОНУ: ИЗМЕНЕНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ТАБЛИЦЫ И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2025

Сродство к электрону или электронное сродство является мерой изменения энергии атома в в газовой фазе при включении электронна валентной оболочки. После того, как электрон был захвачен атомом A, образующийся анион A ^- может быть или не быть более стабильным, чем его основное состояние. Следовательно, эта реакция может быть эндотермической или экзотермической.

По соглашению, когда электронное усиление является эндотермическим, положительный знак «+» присваивается значению сродства к электрону; С другой стороны, если он экзотермический, то есть высвобождает энергию, этому значению присваивается отрицательный знак «-». В каких единицах выражены эти значения? В кДж / моль или в эВ / атом.

Если бы элемент находился в жидкой или твердой фазе, его атомы взаимодействовали бы друг с другом. Это приведет к тому, что энергия, поглощенная или высвободившаяся из-за электронного усиления, будет распределена между всеми этими элементами, что приведет к ненадежным результатам.

Напротив, в газовой фазе предполагается, что они изолированы; Другими словами, они ни с чем не взаимодействуют. Итак, в этой реакции участвуют следующие атомы: A (g) и A ^- (g). Здесь (g) означает, что атом находится в газовой фазе.

Первое и второе электронное сродство

Первый

Реакцию электронного усиления можно представить как:

A (g) + e ^- => A ^- (g) + E, или как A (g) + e ^- + E => A ^- (g)

В первом уравнении E (энергия) находится как произведение слева от стрелки; а во втором уравнении энергия считается реактивной и находится в правой части. То есть первое соответствует экзотермическому электронному усилению, а второе - эндотермическому электронному усилению.

Однако в обоих случаях только один электрон добавляется к валентной оболочке атома A.

второй

Также возможно, что, как только отрицательный ион A ^{- образуется} , он поглощает другой электрон:

A ^- (g) + e ^- => A ^2– (g)

Однако значения для второго электронного сродства являются положительными, так как электростатические отталкивания между отрицательными ионами A ^- и входящий электронный адрес ^- должны быть преодолены .

Что определяет, что газовый атом лучше «принимает» электрон? Ответ по существу находится в ядре, в экранирующем эффекте внутренних электронных оболочек и валентной оболочке.

Как меняется сродство к электрону в периодической таблице

На верхнем изображении красные стрелки указывают направления, в которых увеличивается электронное сродство элементов. Исходя из этого, сродство к электрону можно понимать как еще одно периодическое свойство, с той особенностью, что оно имеет множество исключений.

Сродство к электрону увеличивается по возрастанию по группам, а также увеличивается слева направо по периодической таблице, особенно вокруг атома фтора. Это свойство тесно связано с радиусом атома и уровнями энергии его орбиталей.

Вариация по сердечнику и эффекту экранирования

В ядре есть протоны, которые представляют собой положительно заряженные частицы, которые оказывают притягивающую силу на электроны в атоме. Чем ближе электроны к ядру, тем большее притяжение они испытывают. Таким образом, чем больше расстояние от ядра до электронов, тем меньше силы притяжения.

Более того, электроны во внутренней оболочке помогают «экранировать» влияние ядра на электроны в самых внешних оболочках: валентные электроны.

Это происходит из-за самих электронных отталкиваний между их отрицательными зарядами. Однако этому эффекту противодействует увеличение атомного номера Z.

Как вышесказанное связано с электронным сродством? Что газообразный атом A будет иметь большую тенденцию приобретать электроны и образовывать стабильные отрицательные ионы, когда экранирующий эффект больше, чем отталкивание между входящим электроном и электронами валентной оболочки.

Обратное происходит, когда электроны находятся очень далеко от ядра и отталкивание между ними не препятствует электронному усилению.

Например, спуск в группе «открывает» новые энергетические уровни, которые увеличивают расстояние между ядром и внешними электронами. Именно по этой причине по мере продвижения по группе увеличивается электронное сродство.

Вариация электронной конфигурации

У всех орбиталей есть свои уровни энергии, поэтому, если новый электрон займет орбиталь с более высокой энергией, атом должен будет поглощать энергию, чтобы это стало возможным.

Кроме того, способ, которым электроны занимают орбитали, может способствовать или не способствовать электронному усилению, таким образом различая различия между атомами.

Например, если все электроны не спарены на p-орбиталях, включение нового электрона вызовет образование парной пары, которая оказывает силы отталкивания на другие электроны.

Это относится к атому азота, сродство которого к электрону (8 кДж / моль) ниже, чем для атома углерода (-122 кДж / моль).

Примеры

Пример 1

Первое и второе электронное сродство к кислороду:

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

O ^- (г) + e ^- + (780 кДж / моль) => O ^2– (г)

Электронная конфигурация для O равна 1s ² 2s ² 2p ⁴ . Уже есть парная пара электронов, которая не может преодолеть силу притяжения ядра; следовательно, электронное усиление высвобождает энергию после образования стабильного иона O ^- .

Однако, хотя O ^2– имеет ту же конфигурацию, что и благородный газ неон, его электронное отталкивание превышает силу притяжения ядра, и необходим запас энергии, чтобы позволить электрону войти.

Пример 2

Если сравнить электронное сродство элементов группы 17, будет получено следующее:

F (г) + е ^- = F ^- (г) + (328 кДж / моль)

Cl (г) + е ^- = Cl ^- (г) + (349 кДж / моль)

Br (г) + e ^- = Br ^- (г) + (325 кДж / моль)

I (г) + e ^- = I ^- (г) + (295 кДж / моль)

Сверху вниз - по убыванию по группе - увеличиваются атомные радиусы, а также расстояние между ядром и внешними электронами. Это вызывает увеличение электронного сродства; однако количество фтора, у которого должно быть самое высокое значение, превышает количество хлора.

Зачем? Эта аномалия демонстрирует влияние электронного отталкивания на силу притяжения и низкое экранирование.

Поскольку это очень маленький атом, фтор «конденсирует» все свои электроны в небольшом объеме, вызывая большее отталкивание падающего электрона, чем его более объемные сородичи (Cl, Br и I).

Ссылки

1. Химия LibreTexts. Электронное сродство. Получено 4 июня 2018 г. с: chem.libretexts.org
2. Джим Кларк. (2012). Электронное сродство. Получено 4 июня 2018 г. с сайта chemguide.co.uk.
3. Карл Р. Нейв. Электронное сродство элементов основной группы. Получено 4 июня 2018 г. с: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
4. Проф. Н. Де Леон. Электронное сродство. Получено 4 июня 2018 г. с: iun.edu
5. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (27 мая 2016 г.). Определение сродства к электрону. Получено 4 июня 2018 г. с: thinkco.com
6. Cdang. (3 октября 2011 г.). Таблица Менделеева сродства к электрону. , Получено 4 июня 2018 г. с: commons.wikimedia.org.
7. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. Химия. (8-е изд.). CENGAGE Learning, стр. 227-229.
8. Шивер и Аткинс. (2008). Неорганическая химия. (Издание четвертое. С. 29). Мак Гроу Хилл.