elektron affinitás és annak mérése és variációja
elektron affinitás (EA) vagy elektron nyereség entalpia vagy egyszerűen affinitás a periódusos rendszerben meghatározza a felszabadult vagy felszabadult energia mennyiségét, amikor egy elektront egy izolált semleges gázatomhoz adnak a legalacsonyabb energiaszinten (földi állapot), hogy uni-negatív ion vagy anion keletkezzen., Az ionizációs energia, energia szállított eltávolítani egy, kettő, és több elektronok egy atom vagy kation, de az elektron affinitások, a felszabaduló energia azzal a kiegészítéssel, egy vagy több elektronok egy atom vagy anion. Az elektron affinitás exoterm reakció a negatív jellel a kémia szokásos termodinamikai konvenciója szerint,de az affinitások mérése mindig a pozitív érték. Atom vagy kJ mol-1 egység eV-vel mért affinitási érték, amelyet atomméret, árnyékoló elektron, valamint atom vagy ion elektronikus konfigurációja vagy szerkezete határoz meg.,
Affinitást, nehéz megszerezni, de intézkedés a közvetett mérése Született-Haber energia ciklus, amelyben az egyik lépés az elektron részecske elfog. Az affinitásokat a fűtött szálakból származó elektron felvétel közvetlen tanulmányozásával is mérik. A második módszer a semleges atomok, ionok és elektronok számát határozta meg a tömegspektrométerrel az elektromágneses sugárzási spektrumban., Ez biztosítja az egyensúlyi reakció standard szabad energiáját. Az egyensúlyi állandó hőmérsékletfüggéséből kiszámított szabad energia.
kérdés: Számítsa ki a klór elektron affinitását a Született Haber ciklus adataiból. A kristályrácsban energia nátrium-klorid = — 774 kJ mol-1, az ionizációs energia, nátrium = 495 kJ mol-1, a hő szublimációs nátrium = 108 kJ mol-1, bond energia a klór = 240 kJ mol-1, mind a hő kialakulását nátrium-klorid = 410 kJ mol-1.,
válasz: született-Haber ciklus egyenlet a nátrium-klorid kristály kialakulására
– UNaCl-IENa + Eacl-sna-½DCl-ΔHf = 0
vagy, ECl = UNaCl + IENa + sna + ½DCl+ΔHf
= — 774 + 495 + 108 + 120 + 410
= 359 kJ mol-1
az elektron affinitások tendenciáit befolyásoló
az EA nagysága, amelyet egy atom vagy egy ion atomi sugárzó, árnyékoló hatása, valamint elektronikus szerkezete vagy konfigurációja befolyásol.
Atomsugár és az atomok affinitása
nagyobb az atomméret kisebb az atomok hajlama arra, hogy a további elektronokat magához vonzza., Ami csökkenti az atom magja által kifejtett vonzási erőt. Ezért az elektron affinitások csökkennek az atom méretének vagy sugárának növelésével.
árnyékoló hatás és affinitás
nagyobb a hatékony nukleáris töltés (Zeff) nagysága nagyobb a tendencia, hogy vonzza a további elektronokat maga felé. Ezért az atom magjára gyakorolt nagyobb vonzerő. Ennek eredményeként, nagyobb energia szabadul fel, amikor extra elektronok adunk egy atom., Ezért a periodikus elemek elektron affinitásának nagysága növekszik az atom hatékony nukleáris töltésének növekedésével.
elektronikus szerkezet és affinitás
az elektronaffinitás nagysága az atomok elektronikus szerkezetétől függ. Ezért azok az elemek, amelyek ns2, np6 valence shell konfigurációval rendelkeznek, a stabil valence shell konfiguráció miatt nagyon alacsony affinitási értékkel rendelkeznek. Például a hidrogénatom, amikor egy elektront H – ion (1s2) előállítására nyer, nagyon alacsony elektron affinitással rendelkezik (73 kJ mol-1), és stabil alkáli-hidridet képez., A hidrid ion polarizációja nagyon magas.
kérdés: a lítium és a berillium közötti elektron affinitás nagymértékű csökkenéséről van szó.
válasz: az atomszám és az elektronikus konfigurációjú lítium és berillium 1s2 2s1 (3), illetve 1s2 2s2. Ezért a lítium nem teljesen töltött 2S alhéjjal rendelkezik, míg a berillium kitöltötte a subshellt. Ezért a lítium elektronokat fogadhat a 2s alhéjban, de a berillium esetében még mindig magasabb energia 2P szint. Ezért a berillium ellenáll annak, hogy extra elektronokat szerezzen magasabb energiaszinten vagy 2P pályákon.,
kérdés: miért kisebb a nitrogén elektron affinitása, mint a foszfor?
válasz: nitrogén és foszfor elektronkonfigurációja 1s2 2s2 2P3 és 1s2 2s2 2P6 3S2 3P3. Mivel a kisebb méretű nitrogén atom, amikor egy extra elektron adunk a stabil félig töltött 2P subshell bizonyos mennyiségű energiát szükséges. Ezért a nitrogén elektron affinitása negatív. Másrészt, mivel a nagyobb méretű foszfor képest nitrogén kis mennyiségű energia szabadul fel, amikor egy elektron adunk a stabil félig töltött 3P subshell.,
elektron affinitási trendek a periódusos rendszerben
amikor a periódusos táblázatban egy csoportot lefelé mozgatunk, az atomok mérete általában növekszik az atomszám növekedésével. Ezért az elektron affinitás nagysága általában ugyanabban az irányban csökken.
a második időszak elemei viszonylag kisebb méretűek, mint a harmadik időszak elemei. De a második periódusú elemek elektron affinitási értékei kisebbek, mint a harmadik periódusú elemek. Ezek a váratlan viselkedés a megfelelő negatív ionok töltési sűrűségével magyarázható., Az elektronsűrűség magas értéke miatt, szemben az interelektronikus taszító erőkkel.
kérdés: miért alacsonyabb a fluor elektron affinitása, mint a klór atom?
válasz: a fluor atom affinitásának alacsonyabb értékei a kompakt 2P-orbitális elektronikus repulzió miatt. Ezért a halogénatomok affinitása a következő: F < Cl > Br > I.
kérdés: miért közel nulla a berillium és magnézium elektron affinitása?,
válasz: a berillium és a magnézium teljesen feltöltötte az S-alhéjat elektronikus konfigurációval, 1s2 2s2 és 1s2 2s2 2P6 3S2. Ezért a további elektronok a berillium 2P-alhéjába, a magnézium esetében pedig a 3p-alhéjba kerülnek. Ez ellenáll az elektronok elfogásának egy új, magasabb kvantumenergia-szinten.
Oxidáló tulajdonságok és elektron affinitások
a halogén nagy affinitásokkal rendelkezik, jelezve az elektronok felvételére vagy erős oxidálószerként való működésre való erős hajlamot., A fluor töltési sűrűsége nagyobb, mint a klór atom a fluor atom kis mérete miatt. Ezért a klór elektron affinitása nagyobb, mint a fluor atom. Ez azt jelzi, hogy a klórnak a legerősebb oxidálószernek kell lennie. Valójában a fluort az összes környezeti elem közül a legerősebb oxidálószernek találták., Ezért oxidáló trendek a halogén, F > Cl > Br > de affinitást, trendek, F < Cl > Br > I. A oxidáló ereje halogén atomok magyarázza által oxidációs potenciálja redox reakciók bond disszociációs energia halogén atomok.
- ahogy a kémiai potenciál (E0) értékei növekednek, az oxidáló teljesítmény is növekszik. Az E0 értékei olyan halogénmolekulák esetében, mint az F2 = -186,6 kcal / mol, Cl2 = -147,5 kcal / MOL, Br2 = -136.,5 kcal / MOL, I2 = 122,6 kcal/MOL. Ezek az értékek azt mutatják, hogy a Flurin molekula E0 értékei a legmagasabbak, így a Flurin a legerősebb oxidálószer.
- a legerősebb oxidáló tulajdonság a fluormolekula kémiai kötési disszociációs energiájának kis értékével is magyarázható. Disszociációs energiák nem poláris halogének molekula, F2 = 1.64 eV/tégla, Cl2 = 2.48 eV/tégla, Br2 = 2.00 eV/tégla, I2 = 1.56 eV/tégla.
nemesgázok elektron affinitása
az inert gázok Valence shell elektronikus konfigurációját (ns2np6) az elektronok teljesen kitöltik., Ezért a bejövő elektronnak a következő magasabb energiaszintre vagy a fő kvantumszámra kell mennie, az inert gázok affinitási értékei pedig nullával egyenlőek. Emellett a nemesgázok nukleáris energiája nem elég magas ahhoz, hogy egy elektront új kvantumenergia-szintekben tartsanak, valamint a nemesgázmolekulák kémiai tanulásának affinitási adatai nem állnak rendelkezésre.