Elektron affinitet och dess mätning och variationen
Elektron affinitet (EA) eller elektron få entalpi eller helt enkelt samhörighet i den periodiska tabellen definieras som den mängd energi som avges eller som frigörs när en elektron lagt till en isolerad neutral gas-atom på sin lägsta energinivå (grundtillståndet) för att producera en uni-negativ jon eller anion., I joniseringsenergi levereras energi för att avlägsna en, två och flera elektroner från en atom eller katjon men i elektronaffiniteter, den energi som frigörs med tillsats av en eller flera elektroner i en atom eller anjon. Elektronaffinitet är en exoterm reaktion med det negativa tecknet enligt den vanliga termodynamikkonventionen i kemi men mätning av affiniteter alltid det positiva värdet. Affinitetsvärde uppmätt av enhet eV per atom eller kJ mol-1 och verkställd av atomstorlek, avskärmningselektron och elektronisk konfiguration eller struktur av atom eller ion.,
vilket ett steg är elektronpartikelfångst. Affiniteter mäter också genom direkt studie av elektronfångst från uppvärmda filament. Den andra metoden bestämde antalet neutrala atomer, joner och elektroner med masspektrometern i det elektromagnetiska strålningsspektrumet., Detta ger standardfri energi för jämviktsreaktionen. Den fria energin beräknas från temperaturberoende av jämvikts konstant.
fråga: beräkna klorns elektronaffinitet från data från den födda Habercykeln. Kristallgitterenergin av natriumklorid = – 774 kJ mol-1, joniseringsenergi av natrium = 495 kJ mol-1, värmen av sublimering av natrium = 108 kJ mol-1, bindningsenergi av klor = 240 kJ mol – 1 och värme av bildandet av natriumklorid = 410 kJ mol-1.,
Svar: Född — Haber Cykel ekvationen för bildandet av natriumklorid crystal
– UNaCl — IENa + EACl — SNa — ½DCl — ΔHf = 0
eller, ECl = UNaCl + IENa + SNa +½DCl + ΔHf
= — 774 + 495 + 108 + 120 + 410
= 359 kJ mol-1
som Påverkar Trender elektron Tillhörighet
omfattning av EA påverkas av atomic radious, skyddande effekten, och elektronisk struktur eller konfiguration av en atom eller en jon.
atomradie och affinitet av atomer
större atomstorlek mindre tendensen hos atomer att locka de ytterligare elektronerna mot sig själv., Vilket minskar attraktionskraften som utövas av en atomkärna. Därför minskar elektronaffiniteterna med att öka storleken eller radien hos en atom.
skärmeffekt och affinitet
högre storleken på effektiv kärnladdning (Zeff) större tendensen att locka de ytterligare elektronerna mot sig själv. Därför utövas den större attraktionskraften på kärnan i en atom. Som ett resultat frigörs högre energi när extra elektroner läggs till en atom., Därför ökar storleken på elektronaffiniteten hos periodiska element med ökad effektiv kärnladdning av en atom.
elektronisk struktur och affinitet
storleken på elektronaffiniteten beror på atomernas elektroniska struktur. Därför har de element som har ns2, NP6 valence shell-konfigurationen det mycket låga värdet av affinitet på grund av stabil valence shell-konfiguration. Till exempel har väteatom när man får en elektron för att bilda H – ion (1S2) mycket låg elektronaffinitet (73 kJ mol-1) och bildar stabil alkalihydrid., Polariseringen av hydridjon mycket hög.
fråga: står för den stora minskningen av elektronaffiniteten mellan litium och beryllium.
svar: atomnummer och elektronisk konfiguration litium och beryllium är 1S2 2S1 (3) respektive 1S2 2S2. Därför har litium en ofullständigt fylld 2s subshell medan beryllium har fyllt subshell. Därför kan litium ta emot elektroner i 2s sub-shell men för beryllium, en fortfarande högre energi 2P-nivå. Därför motstår beryllium att få extra elektroner i högre energinivå eller 2P orbitaler.,
fråga: Varför kväveens elektronaffinitet är mindre än fosfor?
Svar: elektronkonfiguration av kväve och fosfor 1s2 2s2 2p3 och 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3. På grund av den mindre storleken på kväveatomen när en extra elektron läggs till den stabila halvfyllda 2p subshell viss mängd energi som krävs. Därför är kväveens elektronaffinitet negativ. Å andra sidan, på grund av den större storleken på en fosforjämförelse till kväve liten mängd energi som frigörs när en elektron läggs till den stabila halvfyllda 3p-underskalan.,
Elektronaffinitetstrender i periodiska systemet
När vi flyttar ner en grupp i periodiska systemet ökar storleken på atomer i allmänhet med ökande atomnummer. Därför minskar storleken på elektronaffinitet i allmänhet i samma riktning.
elementen i den andra perioden är relativt mindre i storlekar än de tredje periodens element. Men elektronaffinitetsvärdena för de andra periodelementen är mindre än de tredje periodelementen. Dessa oväntade beteende förklaras av laddningstäthet för respektive negativa joner., På grund av ett högt värde av elektrondensitet som motsätts av de interelektroniska repulsionskrafterna.
fråga: Varför elektronaffiniteten hos fluor är lägre än kloratomen?
svar: de lägre värdena för fluoratomens affinitet på grund av elektronisk repulsion i kompakt 2P-orbital. Därför är affiniteterna trender för halogenatomer F < Cl > Br > I.
fråga: Varför elektronaffiniteten hos beryllium och magnesium är nästan noll?,
Svar: Beryllium och magnesium har helt fylld s- ”subshell” – med elektroniska konfiguration, 1s2 2s2 och 1s2 2s2 2p6 3s2. Därför kommer de ytterligare elektronerna att komma in i 2P-subshell av beryllium och 3p-subshell vid magnesium. Detta motstår infångningen av elektroner i en ny högre kvantenerginivå.
Oxiderande egenskaper och Elektronaffiniteter
halogenen har stora affiniteter som indikerar den starka tendensen att plocka upp elektroner eller fungera som kraftfulla oxidationsmedel., Laddningsdensiteten hos fluor är större än kloratomen på grund av den lilla storleken på fluoratomen. Därför är elektronaffiniteten av klor större än fluoratomen. Detta indikerar att klor ska vara det starkaste oxidationsmedlet. Faktum är att fluor har visat sig vara det starkaste oxidationsmedlet bland alla miljöelement., Därför oxiderande trender halogen, f > Cl > Br > jag men affinities trender, F < Cl > Br > I. oxiderande effekten av halogen atomer förklarar genom oxidationspotential av redoxreaktioner och Bond dissociation energi av halogenatomer.
- eftersom vales of chemical potential (E0) ökar ökar oxidationskraften också. Värden för E0 för halogenmolekyl som F2 = -186,6 kcal / mol, Cl2 = -147,5 kcal / mol, Br2 = -136.,5 kcal/mol, I2 = 122.6 kcal/mol. Dessa värde clerly visar att E0 värden av flurin molekyl är högst, således flurin är starkaste oxidationsmedel.
- den starkaste oxiderande egenskapen förklarar också med litet värde av kemisk bindning dissociation energi av fluormolekyl. Dissociationsenergier av icke-polära halogenmolekyler, F2 = 1,64 eV / mol, Cl2 = 2,48 eV / mol, Br2 = 2,00 eV / mol, I2 = 1,56 eV / mol.
elektronaffinitet hos ädelgaser
valens shell electronic configuration (ns2np6) av inerta gaser fylls fullständigt av elektronerna., Därför måste den inkommande elektronen gå in i nästa högre energinivå eller huvudsakliga kvanttal och affinitetsvärden för inerta gaser som är lika med noll. Kärnkraften hos ädelgaser som inte är tillräckligt hög för att hålla en elektron i nya kvantenerginivåer och affinitetsdata i inlärningskemi hos ädelgasmolekyler är också otillgängliga.