Elektronová afinita a její měření a variace
Elektronová afinita (EA) nebo elektron získat entalpie nebo prostě afinitu v periodické tabulce definuje jako množství energie uvolněné nebo osvobozen, když elektron přidány do izolované neutrální plynného atomu na nejnižší energetické úrovni (ground state) k vytvoření uni-negativní ion nebo anion., V ionizační energie, energie dodávané odstranit jeden, dva a více elektronů z atomu, nebo kationt, ale v elektronové afinity, energie uvolněná s přidáním jednoho nebo více elektronů v atomu nebo anion. Elektronová afinita je exotermická reakce se záporným znaménkem podle obvyklé termodynamické konvence v chemii, ale měření afinit vždy kladné hodnoty. Afinitní hodnota měřená jednotkou eV na atom nebo kJ mol-1 a provedená atomovou velikostí, stínícím elektronem a elektronickou konfigurací nebo strukturou atomu nebo iontu.,
Zálib je obtížné získat, ale měření z nepřímé měření Narodil-Haber energetické cykly, v nichž jeden krok je elektron částice zachytit. Afinity také měří přímým studiem elektronového zachycení z ohřátých vláken. Druhá metoda určila počet neutrálních atomů, iontů a elektronů hmotnostním spektrometrem ve spektru elektromagnetického záření., To dává standardní volnou energii pro rovnovážnou reakci. Volná energie vypočtená z teplotní závislosti rovnovážné konstanty.
otázka: Vypočítejte elektronovou afinitu chloru z dat cyklu Born — Haber. Krystalové mřížky energie chloridu sodného = — 774 kJ mol-1, ionizační energie sodíku = 495 kJ mol-1, teplo sublimace sodíku = 108 kJ mol-1, vazba energie chloru = 240 kJ mol-1 a slučovací teplo chloridu sodného = 410 kJ mol-1.,
Odpověď: Born — Haberův Cyklus rovnice pro tvorbu krystal chloridu sodného
– UNaCl — promenade plantée + EACl — SNa — ½DCl — ΔHf = 0,
nebo, ECl = UNaCl + promenade plantée + SNa +½DCl + ΔHf
= — 774 + 495 + 108 + 120 + 410
= 359 kJ mol-1
Ovlivňující Trendy elektronové Afinity
velikost EA ovlivněn atomové radious, stínící účinek, a elektronová struktura nebo konfigurace atomu nebo iontu.
Atomový Poloměr a Afinita Atomů
Větší atomové velikost menší tendence atomů přitahovat další elektrony k sobě., Což snižuje sílu přitažlivosti působící jádrem atomu. Proto se elektronové afinity snižují se zvýšením velikosti nebo poloměru atomu.
stínící účinek a afinita
vyšší Velikost účinného jaderného náboje (Zeff) větší tendence přitahovat další elektrony k sobě. Proto je větší síla přitažlivosti působící na jádro atomu. Výsledkem je vyšší energie uvolněná při přidání dalších elektronů do atomu., Proto se velikost elektronové afinity periodických prvků zvyšuje se zvyšujícím se efektivním jaderným nábojem atomu.
elektronická struktura a afinita
velikost elektronové afinity závisí na elektronické struktuře atomů. Proto, prvky, které mají, NS2, NP6 konfigurace Valence shell má velmi nízkou hodnotu afinity v důsledku stabilní konfigurace Valence shell. Například atom vodíku při získávání jednoho elektronu za vzniku H-iontu (1s2) má velmi nízkou elektronovou afinitu (73 kJ mol-1) a tvoří stabilní alkalický hydrid., Polarizace hydridového iontu je velmi vysoká.
otázka: představuje velký pokles elektronové afinity mezi lithiem a beryliem.
odpověď: atomové číslo a elektronická konfigurace lithia a berylia jsou 1S2 2s1 (3) a 1s2 2s2. Proto, lithium má neúplně naplněný 2S subshell, zatímco beryllium vyplnil subshell. Proto lithium může přijímat elektrony v 2S sub-shell, ale pro beryllium, stále vyšší úroveň energie 2p. Proto beryllium odolává získání dalších elektronů ve vyšší energetické úrovni nebo 2p orbitaly.,
otázka: proč je elektronová afinita dusíku menší než fosfor?
Odpověď: Elektronová konfigurace dusíku a fosforu 1s2 2s2 2p3 a 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3. Vzhledem k menší velikosti atomu dusíku, když další elektron přidán do stabilní napůl naplněné 2p subshell nějaké množství energie potřebné. Proto je elektronová afinita dusíku negativní. Na druhou stranu, vzhledem k větší velikosti srovnání fosforu s dusíkem malé množství energie uvolněné, když se elektron přidá do stabilní napůl naplněné 3p subshell.,
Elektronová Afinita Trendy v Periodické Tabulce
Když jsme se posunuli dolů a skupiny v periodické tabulce velikost atomů se obecně zvyšuje s rostoucím atomovým číslem. Proto velikost elektronové afinity obecně klesá ve stejném směru.
prvky druhého období jsou relativně menší než prvky třetího období. Hodnoty elektronových afinit prvků druhého období jsou však menší než prvky třetího období. Toto neočekávané chování je vysvětleno hustotami náboje pro příslušné negativní ionty., Vzhledem k vysoké hodnotě elektronové hustoty protichůdné interelektronickými odpuzovacími silami.
otázka: proč je elektronová afinita fluoru nižší než atom chloru?
odpověď: nižší hodnoty afinity atomu fluoru v důsledku elektronické odpuzování v kompaktním 2p-orbitalu. Proto spřízněnosti trendy pro halogenové atomy F < Cl > Br > I.
Otázka: Proč elektronová afinita beryllia a hořčíku je téměř nulová?,
odpověď: Beryllium a hořčík mají zcela naplněný s-subshell s elektronickou konfigurací, 1s2 2s2 a 1s2 2s2 2p6 3s2. Proto budou další elektrony vstupovat do 2p-subshell berylia a 3p-subshell v případě hořčíku. To odolává zachycení elektronů v nové vyšší kvantové energetické úrovni.
Oxidační Vlastnosti a Elektronové Afinity
halogenové má velké spřízněnosti s uvedením silnou tendenci vyzvednout elektrony, nebo působí jako silné oxidační činidla., Hustota náboje fluoru je větší než atom chloru kvůli malé velikosti atomu fluoru. Proto je elektronová afinita chloru větší než atom fluoru. To znamená, že chlor by měl být nejsilnějším oxidačním činidlem. Ve skutečnosti bylo zjištěno, že fluor je nejsilnějším oxidačním činidlem mezi všemi prvky prostředí., Proto, oxidační trendy halogenové, F > Cl > Br > jsem ale spřízněnosti trendy, F < Cl > Br > I. oxidační síly halogenu vysvětluje tím, že oxidační potenciál redoxní reakce a vazby, disociační energie atomů halogenů.
- jak se vales chemického potenciálu (E0) zvyšuje, oxidační síla se také zvyšuje. Hodnoty E0 pro halogenovou molekulu jako F2 = -186,6 kcal / mol, Cl2 = -147,5 kcal / mol, Br2 = -136.,5 kcal / mol, I2 = 122,6 kcal / mol. Tato hodnota clerly ukazuje, že hodnoty E0 molekuly flurinu jsou nejvyšší, flurin je tedy nejsilnějším oxidačním činidlem.
- nejsilnější oxidační vlastnost také vysvětluje malou hodnotou disociační energie chemické vazby molekuly fluoru. Disociační energie nepolární halogenů molekula, F2 = 1.64 eV/mol, Cl2 = 2.48 eV/mol, Br2 = 2.00 eV/mol I2 = 1.56 eV/mol.
elektronová afinita vzácných plynů
valenční skořepina elektronická konfigurace (ns2np6) inertních plynů je zcela naplněna elektrony., Příchozí elektron proto musí jít do další vyšší energetické úrovně nebo hlavního kvantového čísla a afinitních hodnot inertních plynů rovných nule. Také, jaderná energie, vzácných plynů není dostatečně vysoká, aby držet elektron v nové kvantové energetické hladiny a afinitu dat v učení chemie vzácných plynů molekuly jsou k dispozici.