ELEKTRONICKÁ AFINITA: VARIANTY PERIODICKÉ TABULKY A PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Elektronické afinita nebo elektro-afinita je měřítkem energetického variace atomu v plynné fázi, když obsahuje elektron na své valence skořápky. Jakmile je elektron získán atomem A, výsledný anion A ^- může nebo nemusí být stabilnější než jeho základní stav. Proto může být tato reakce endotermická nebo exotermická.

Konvenčně, když je zisk elektronů endotermický, je kladné znaménko "+" přiřazeno hodnotě afinity elektronů; Na druhé straně, pokud je exotermický - to znamená, že uvolňuje energii - tato hodnota je označena záporným znaménkem „-“. V jakých jednotkách jsou tyto hodnoty vyjádřeny? V kJ / mol nebo v eV / atom.

Pokud by byl prvek v kapalné nebo pevné fázi, jeho atomy by vzájemně reagovaly. To by způsobilo, že by energie absorbovaná nebo uvolněná v důsledku elektronického zisku byla rozptýlena mezi všechny z nich a poskytla nespolehlivé výsledky.

Naopak v plynné fázi se předpokládá, že jsou izolovány; jinými slovy, s ničím nereagují. Atomy, které se účastní této reakce, jsou: A (g) a A ^- (g). Zde (g) označuje, že atom je v plynné fázi.

První a druhá elektronická příbuznost

za prvé

Reakci elektronického zesílení lze znázornit jako:

A (g) + e ^- => A ^- (g) + E, nebo jako A (g) + e ^- + E => A ^- (g)

V první rovnici se E (energie) nachází jako produkt na levé straně šipky; a ve druhé rovnici je energie počítána jako reaktivní, která je umístěna na pravé straně. To znamená, že první odpovídá exotermickému elektronickému zisku a druhý endotermickému elektronickému zisku.

V obou případech je však k valenční skořepině atomu A přidán pouze jeden elektron.

Druhý

Je také možné, že jakmile ^{se vytvoří} záporný ion A ^-, absorbuje další elektron:

A ^- (g) + e ^- => A ^2– (g)

Hodnoty pro druhou afinitu elektronů jsou však kladné, protože elektrostatické odpuzování mezi záporným iontem A ^- a přicházejícím elektronem e ^- musí být překonáno.

Co určuje, že plynný atom lépe „přijímá“ elektron? Odpověď je v podstatě nalezena v jádru, v ochranném účinku vnitřních elektronických skořepin a ve valenčním pouzdře.

Jak se mění afinita elektronů v periodické tabulce

Na horním obrázku červené šipky označují směry, ve kterých se zvyšuje elektronická afinita prvků. Z tohoto lze elektronovou afinitu chápat jako jednu z periodických vlastností, se zvláštností, že má mnoho výjimek.

Elektronová afinita stoupá vzestupem ve skupinách a také se zvyšuje zleva doprava podél periodické tabulky, zejména kolem atomu fluoru. Tato vlastnost úzce souvisí s atomovým poloměrem a energetickými hladinami jeho orbitálů.

Variace podle jádra a stínění

Jádro má protony, což jsou kladně nabité částice, které vyvíjejí přitažlivou sílu na elektrony v atomu. Čím jsou elektrony blíže k jádru, tím větší přitažlivost cítí. Tak, jak se vzdálenost od jádra k elektronům zvětšuje, tím nižší jsou přitažlivé síly.

Kromě toho elektrony ve vnitřním obalu pomáhají „chránit“ účinek jádra na elektrony v nejvzdálenějších obalech: valenční elektrony.

Je to kvůli samotným elektronickým odrazům mezi jejich zápornými náboji. Tomuto účinku je však zabráněno zvýšením atomového čísla Z.

Jak se výše uvedené týká elektronické afinity? To, že plynný atom A bude mít větší tendenci získávat elektrony a tvořit stabilní záporné ionty, když je stínící účinek větší než odpuzování mezi přicházejícím elektronem a těmi z valenčního obalu.

Opak nastává, když jsou elektrony velmi daleko od jádra a odrazy mezi nimi neovlivňují elektronický zisk.

Například sestup ve skupině „otevírá“ nové energetické úrovně, které zvyšují vzdálenost mezi jádrem a vnějšími elektrony. To je z tohoto důvodu, že když se pohybujete po skupinách, zvyšuje se elektronická příbuznost.

Variace podle elektronové konfigurace

Všechny oběžné dráhy mají svou energetickou hladinu, takže pokud nový elektron obsadí orbitál s vyšší energií, atom bude muset absorbovat energii, aby to bylo možné.

Navíc způsob, jakým elektrony zabírají na orbitu, může nebo nemusí upřednostňovat elektronický zisk, čímž se rozlišují rozdíly mezi atomy.

Například, pokud jsou všechny elektrony nepárové v orbitálech, zahrnutí nového elektronu způsobí vytvoření párového páru, který na ostatní elektrony působí odpudivé síly.

To je případ atomu dusíku, jehož afinita k elektronům (8 kJ / mol) je nižší než pro atom uhlíku (-122 kJ / mol).

Příklady

Příklad 1

První a druhá elektronická příbuznost s kyslíkem jsou:

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

O ^- (g) + e ^- + (780 kJ / mol) => O ^2– (g)

Konfigurace elektronu pro O 1s ² 2s ² 2p ⁴. Již existuje párový elektron, který nemůže překonat přitažlivou sílu jádra; proto elektronický zisk uvolní energii poté, co se vytvoří stabilní O ^- ion.

Přestože O ^{2 -} má stejnou konfiguraci jako neon vzácných plynů, jeho elektronické odrazy přesahují přitažlivou sílu jádra a pro umožnění vstupu elektronů je nutná dodávka energie.

Příklad 2

Pokud jsou porovnány elektronické afinity prvků skupiny 17, získá se toto:

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 ^- = I ^- (g) + (295 kJ / mol)

Od shora dolů - sestupně ve skupině - se zvyšují atomové poloměry, stejně jako vzdálenost mezi jádrem a vnějšími elektrony. To způsobuje nárůst elektronických afinit; nicméně fluor, který by měl mít nejvyšší hodnotu, je převyšován chlorem.

Proč? Tato anomálie demonstruje vliv elektronických odporů na atraktivní sílu a nízké stínění.

Protože je to velmi malý atom, fluor „kondenzuje“ všechny své elektrony v malém objemu, což způsobuje větší odpor vůči přicházejícímu elektronu než jeho objemnější kongenery (Cl, Br a I).

Reference

1. Chemistry LibreTexts. Elektronová afinita. Citováno z 4. června 2018, z: chem.libretexts.org
2. Jim Clark. (2012). Elektronová afinita. Citováno z 4. června 2018, z: chemguide.co.uk
3. Carl R. Nave. Elektronové afinity prvků hlavní skupiny. Citováno z 4. června 2018, z: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
4. N. De Leon. Elektronová afinita. Citováno 4. června 2018 z: iun.edu
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27. května 2016). Definice afinity elektronů. Citováno z 4. června 2018, z: thinkco.com
6. Cdang. (3. října 2011). Periodická tabulka elektronové afinity.. Citováno z 4. června 2018 z: commons.wikimedia.org
7. Whitten, Davis, Peck a Stanley. Chemie. (8. ed.). CENGAGE Learning, s. 227-229.
8. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chemie. (Čtvrté vydání., Str. 29). Mc Graw Hill.