Elektronische Affinität, wie es im Periodensystem und den Beispielen variiert



Die elektronische Affinität oder Elektraaffinität ist ein Maß für die Energievariation eines Atoms in der Gasphase, wenn es ein Elektron in seine Valenzschale einbaut. Sobald das Elektron durch Atom A aufgenommen wurde, ist das resultierende Anion A- es kann stabiler sein oder nicht als sein Grundzustand. Daher kann diese Reaktion endotherm oder exotherm sein.

Wenn die Verstärkung des Elektrons endotherm ist, wird durch Konvention ein positives Vorzeichen "+" dem Wert der elektronischen Affinität zugewiesen; statt dessen, wenn es exotherm ist - das heißt, es gibt Energie frei -, erhält dieser Wert ein negatives Vorzeichen "-". In welchen Einheiten werden diese Werte ausgedrückt? In kJ / mol oder in eV / Atom.

Wenn das Element in flüssiger oder fester Phase wäre, würden ihre Atome miteinander wechselwirken. Dies würde dazu führen, dass die Energie, die absorbiert oder freigesetzt wird, mit der Rate der elektronischen Verstärkung unter all diesen verteilt wird, was zu unzuverlässigen Ergebnissen führt.

Im Gegensatz dazu wird in der Gasphase angenommen, dass sie isoliert sind; Mit anderen Worten interagieren sie nicht mit irgendetwas. Dann sind die Atome, die an dieser Reaktion beteiligt sind: A (g) und A-(g) Hier bedeutet (g), dass das Atom in der Gasphase ist.

Index

  • 1 Erste und zweite elektronische Affinität
    • 1.1 Erstens
    • 1.2 Sekunde
  • 2 Wie variiert die elektronische Affinität im Periodensystem?
    • 2.1 Variation durch den Kern und die abschirmende Wirkung
    • 2.2 Variation durch elektronische Konfiguration
  • 3 Beispiele
    • 3.1 Beispiel 1
    • 3.2 Beispiel 2
  • 4 Referenzen

Erste und zweite elektronische Affinitäten

Erstens

Die elektronische Verstärkungsreaktion kann wie folgt dargestellt werden:

A (g) + e- => A-(g) + E oder als A (g) + e- + E => A-(G)

In der ersten Gleichung wird E (Energie) als ein Produkt auf der linken Seite des Pfeils gefunden; und in der zweiten Gleichung wird die Energie als reaktiv gezählt und befindet sich auf der rechten Seite. Das heißt, die erste entspricht einer exothermen elektronischen Verstärkung und die zweite einer elektronischen endothermen Verstärkung.

In beiden Fällen addiert sich jedoch nur ein Elektron zur Valenzschicht von Atom A.

Zweitens

Es ist auch möglich, dass sich das negative Ion A gebildet hat-, das absorbiert wieder ein anderes Elektron:

A-(g) + e- => A2-(G)

Die Werte für die zweite elektronische Affinität sind jedoch positiv, da die elektrostatischen Abstoßungen zwischen dem negativen Ion A überwunden werden müssen- und das ankommende Elektron und-.

Was bestimmt, dass ein gasförmiges Atom ein Elektron besser "aufnimmt"? Die Antwort liegt im Wesentlichen im Kern, in der Abschirmwirkung der inneren elektronischen Schichten und in der Valenzschale.

Wie variiert die elektronische Affinität im Periodensystem?

Im oberen Bild zeigen die roten Pfeile die Richtungen an, in denen die elektronische Affinität der Elemente zunimmt. Von hier aus kann die elektronische Affinität als eine weitere der periodischen Eigenschaften verstanden werden, mit der Besonderheit, dass sie viele Ausnahmen bietet.

Die Elektronenaffinität steigt aufsteigend durch die Gruppen und steigt ebenfalls von links nach rechts durch das Periodensystem, insbesondere in der Nähe des Fluoratoms. Diese Eigenschaft ist eng mit dem Atomradius und den Energieniveaus seiner Orbitale verbunden.

Variation durch den Kern und die abschirmende Wirkung

Der Kern hat Protonen, die positiv geladene Teilchen sind, die eine anziehende Kraft auf die Elektronen des Atoms ausüben. Je näher die Elektronen im Kern sind, desto größer ist ihre Anziehung. Wenn also der Abstand vom Kern zu den Elektronen zunimmt, sind die Anziehungskräfte geringer.

Darüber hinaus "schirmen" die Elektronen der inneren Schicht die Wirkung des Kerns auf die Elektronen der äußersten Schichten: die Valenzelektronen.

Dies liegt an den elektronischen Abstoßungen selbst unter ihren negativen Ladungen. Diesem Effekt wird jedoch durch den Anstieg der Ordnungszahl Z entgegengewirkt.

Welche Beziehung besteht zwischen der ersten und der elektronischen Affinität? Dass ein gasförmiges Atom A eher dazu neigt, Elektronen zu gewinnen und stabile negative Ionen zu bilden, wenn der Abschirmungseffekt größer ist als die Abstoßungen zwischen dem einfallenden Elektron und denen der Valenzschale.

Das Gegenteil passiert, wenn die Elektronen sehr weit vom Kern entfernt sind und die Abstoßungen zwischen ihnen den elektronischen Gewinn nicht nachteilig beeinflussen.

Zum Beispiel werden beim Abstieg in eine Gruppe "neue" Energieniveaus "geöffnet", was den Abstand zwischen dem Kern und den externen Elektronen erhöht. Aus diesem Grund erhöhen aufsteigende Gruppen elektronische Affinitäten.

Variation durch elektronische Konfiguration

Alle Orbitale haben ihre Energieniveaus. Wenn also das neue Elektron ein höheres Energieorbital besetzt, muss das Atom Energie absorbieren, damit dies möglich ist.

Darüber hinaus kann die Art und Weise, in der Elektronen Orbitale besetzen, elektronische Verstärkung begünstigen oder auch nicht, wodurch Unterschiede zwischen Atomen unterschieden werden.

Zum Beispiel, wenn alle Elektronen in den p-Orbitalen ungepaart sind, wird die Aufnahme eines neuen Elektrons die Bildung eines passenden Paares verursachen, das abstoßende Kräfte auf die anderen Elektronen ausübt.

Dies ist der Fall für das Stickstoffatom, dessen Elektronenaffinität (8 kJ / mol) geringer ist als für das Kohlenstoffatom (-122 kJ / mol).

Beispiele

Beispiel 1

Die erste und zweite elektronische Affinität für Sauerstoff sind:

O (g) + e- => O-(g) + (141 kJ / mol)

O-(g) + e- + (780 kJ / mol) => O2-(G)

Die elektronische Konfiguration für das O ist 1s22s22p4. Es gibt bereits ein gepaartes Elektronenpaar, das die Anziehungskraft des Kerns nicht überwinden kann; Daher setzt die elektronische Verstärkung Energie frei, nachdem das stabile O-Ion gebildet wurde-.

Obwohl O2- Es hat die gleiche Konfiguration wie das Edelgas Neon, seine elektronischen Abstoßungen übersteigen die Anziehungskraft des Kerns, und um den Eintritt des Elektrons zu ermöglichen, ist eine Energieversorgung notwendig.

Beispiel 2

Wenn Sie die elektronischen Affinitäten der Elemente der Gruppe 17 vergleichen, haben Sie Folgendes:

F (g) + e- = F-(g) + (328 kJ / mol)

Cl (g) + e- = Cl-(g) + (349 kJ / mol)

Br (g) + e- = Br-(g) + (325 kJ / mol)

I (g) + e- = Ich-(g) + (295 kJ / mol)

Von oben nach unten - in der Gruppe nach unten gehen die Atomradien sowie der Abstand zwischen dem Atomkern und den äußeren Elektronen an. Dies führt zu einer Zunahme der elektronischen Affinitäten; Fluor, das den größten Wert haben sollte, wird jedoch von Chlor übertroffen.

Warum? Diese Anomalie zeigt die Wirkung elektronischer Abstoßungen auf die Anziehungskraft und geringe Abschirmung.

Da es ein sehr kleines Atom ist, "kondensiert" Fluor all seine Elektronen in einem kleinen Volumen, was zu einer größeren Abstoßung des einfallenden Elektrons führt, im Gegensatz zu seiner größeren Masse (Cl, Br und I).

Referenzen

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