afinitatea electronilor și măsurarea și variația ei
afinitatea electronilor (ea) sau entalpia câștigului de electroni sau pur și simplu afinitatea în tabelul periodic definește ca cantitatea de energie eliberată sau eliberată atunci când un electron adăugat la un atom gazos neutru izolat la cel mai scăzut nivel de energie (starea solului) pentru a produce un, În energia de ionizare, energia furnizată pentru a elimina unul, doi, și mai mulți electroni dintr-un atom sau cation, dar în afinități de electroni, energia eliberată cu adăugarea de unul sau mai mulți electroni într-un atom sau anion. Afinitatea electronilor este o reacție exotermă cu semnul negativ în conformitate cu Convenția termodinamică obișnuită în chimie, dar măsurarea afinităților întotdeauna valoarea pozitivă. Valoarea afinității măsurată prin unitatea eV per atom sau kJ mol-1 și efectuată prin dimensiunea atomică, electronul de ecranare și configurația sau structura electronică a atomului sau a ionului.,
Afinitățile sunt dificil de a obține, dar măsura de măsurare indirectă a Născut-Haber energie cicluri în care un singur pas este de electroni, particule de captare. Afinitățile măsoară, de asemenea, prin studiul direct al captării electronilor din filamentele încălzite. A doua metodă a determinat numărul de atomi neutri, ioni și electroni cu spectrometrul de masă din spectrul radiațiilor electromagnetice., Aceasta oferă energia liberă standard pentru reacția de echilibru. Energia liberă calculată din dependența de temperatură a constantei de echilibru.întrebare: calculați afinitatea electronică a clorului din datele ciclului Born-Haber. Energia cristalină a clorurii de sodiu = — 774 kJ mol-1, energia de ionizare a sodiului = 495 kJ mol-1, căldura de sublimare a sodiului = 108 kJ mol-1, energia de legătură a clorului = 240 kJ mol-1 și căldura de formare a clorurii de sodiu = 410 kJ mol-1.,
Răspuns: Born — Haber Ciclu ecuație pentru formarea de clorură de sodiu de cristal
– UNaCl — IENa + EACl — SNa — ½DCl — ΔHf = 0
sau, ECl = UNaCl + IENa + SNa +½DCl + ΔHf
= — 774 + 495 + 108 + 120 + 410
= 359 kJ mol-1
Afectează Tendințele de electroni Afinități
magnitudinea de EA influențată de atomic radious, efect de ecranare, și electronice de structură sau configurație de un atom sau un ion.
raza atomică și afinitatea atomilor
mai mare dimensiunea atomică mai mică tendința atomilor de a atrage electronii suplimentari spre sine., Ceea ce scade forța de atracție exercitată de nucleul unui atom. Prin urmare, afinitățile electronilor scad odată cu creșterea dimensiunii sau razei unui atom.
efectul de ecranare și afinitatea
mai mare magnitudinea încărcării nucleare efective (Zeff) mai mare tendința de a atrage electronii suplimentari spre sine. Prin urmare, forța mai mare de atracție exercitată de pe nucleul unui atom. Ca rezultat, energie mai mare eliberată atunci când electronii suplimentare adăugate la un atom., Prin urmare, magnitudinea afinității electronice a elementelor periodice crește odată cu creșterea încărcăturii nucleare eficiente a unui atom.
structura electronică și afinitatea
magnitudinea afinității electronice depinde de structura electronică a atomilor. Prin urmare, elementele care au, ns2, NP6 valence shell configuration poseda valoarea foarte scăzută a afinității datorită configurației stabile valence shell. De exemplu, atomul de hidrogen atunci când câștigă un electron pentru a forma ionul H (1s2) are o afinitate foarte scăzută a electronilor (73 kJ mol – 1) și formează o hidrură alcalină stabilă., Polarizarea Ion hidrură foarte mare.
întrebare: cont pentru scăderea mare a afinității electronilor între litiu și beriliu.
răspuns: numărul atomic și configurația electronică litiu și beriliu sunt 1s2 2S1 (3) și respectiv 1s2 2s2. Prin urmare, litiul are un subshell 2S incomplet umplut, în timp ce beriliul a umplut subshell. Prin urmare, litiu poate primi electroni în 2S sub-coajă, dar pentru beriliu, un nivel de energie 2p încă mai mare. Prin urmare, beriliul rezistă la obținerea de electroni suplimentari la nivel de energie mai mare sau orbitali 2p.,
întrebare: de ce afinitatea electronică a azotului este mai mică decât fosforul?
răspuns: configurația electronică a azotului și fosforului 1s2 2s2 2P3 și 1s2 2s2 2P6 3S2 3P3. Datorită dimensiunii mai mici a atomului de azot atunci când un electron suplimentar adăugat la stabil jumătate umplut 2P subshell o anumită cantitate de energie necesară. Prin urmare, afinitatea electronică a azotului este negativă. Pe de altă parte, din cauza dimensiunii mai mari a unei comparații de fosfor cu azot cantitate mică de energie eliberată atunci când un electron adăugat la stabil jumătate umplut 3P subshell.,când ne deplasăm în jos un grup în tabelul periodic, Mărimea atomilor crește în general odată cu creșterea numărului atomic. Prin urmare, magnitudinea afinității electronilor scade în general în aceeași direcție.elementele din a doua perioadă sunt relativ mai mici în dimensiuni decât elementele din a treia perioadă. Dar valorile afinităților electronice ale elementelor din a doua perioadă sunt mai mici decât elementele din a treia perioadă. Aceste comportament neașteptat explicat prin densități de încărcare pentru ionii negativi respectivi., Datorită unei valori ridicate a densității electronice opuse de forțele de repulsie interelectronice.
întrebare: de ce afinitatea electronică a fluorului este mai mică decât atomul de clor?
răspuns: valorile inferioare ale afinității atomului de fluor datorate repulsiei electronice în compact 2P-orbital. Prin urmare, afinități tendințe de atomi de halogen sunt F < Cl > Br > I.
Întrebare: de Ce electronul afinitate de beriliu și magneziu este aproape de zero?,
Răspuns: Beriliu și magneziu au umplut complet s-subshell cu configurația electronică 1s2 2s2 și 1s2 2s2 2p6 3s2. Prin urmare, electronii suplimentari vor intra în 2P-subshell de beriliu și 3p-subshell în cazul magneziului. Aceasta rezistă captării electronilor într-un nou nivel de energie cuantică mai ridicat.proprietățile oxidante și afinitățile electronilor halogenul posedă afinități mari care indică tendința puternică de a ridica electroni sau de a acționa ca agenți oxidanți puternici., Densitatea de încărcare a fluorului este mai mare decât atomul de clor datorită dimensiunii mici a atomului de fluor. Prin urmare, afinitatea de electroni de clor mai mare decât atomul de fluor. Acest lucru indică faptul că clorul ar trebui să fie cel mai puternic agent de oxidare. De fapt, fluorul sa dovedit a fi cel mai puternic agent oxidant dintre toate elementele de mediu., Prin urmare, oxidare tendințe de halogen, F > Cl > Br > am dar afinități tendințe, F < Cl > Br > I. oxidare putere de atomi de halogen explică prin oxidare potențial de reacții redox și obligațiuni disociere energie de atomi de halogen.
- Pe măsură ce valele potențialului chimic (E0) cresc, puterea de oxidare crește și ea. Valorile E0 pentru molecula de halogen ca F2 = -186.6 kcal/mol, Cl2 = -147.5 kcal/mol, Br2 = -136.,5 kcal/mol, I2 = 122, 6 kcal / mol. Aceste valori clerly arată că E0 valori de flurine molecula este mai mare, astfel flurine este cel mai puternic agent oxidant.
- cea mai puternică proprietate oxidantă explică, de asemenea, prin valoarea mică a energiei de disociere a legăturii chimice a moleculei de fluor. Energiile de disociere ale moleculei de halogeni nepolari, F2 = 1,64 eV/mol, Cl2 = 2,48 eV/mol, Br2 = 2,00 eV/mol, I2 = 1,56 eV/mol.
afinitatea electronică a gazelor nobile
configurația electronică a învelișului de valență (ns2np6) a gazelor inerte sunt complet umplute de electroni., Prin urmare, electronul de intrare trebuie să intre în următorul nivel de energie mai mare sau numărul cuantic principal și valorile de afinitate ale gazelor inerte egale cu zero. De asemenea, energia nucleară a gazelor nobile nu este suficient de mare pentru a menține un electron în noile niveluri de energie cuantică și datele de afinitate în învățarea chimiei moleculelor de gaz nobil nu sunt disponibile.