Сродство к электрону отражает способность атома принимать электрон. Это изменение энергии, которое происходит, когда электрон присоединяется к газообразному атому. Атомы с более сильным эффективным зарядом ядра имеют большее сродство к электрону.
Реакция, которая происходит, когда атом берет электрон, может быть представлена как:
X + e – → X – + энергия
Другой способ определить сродство к электрону – это количество энергии, необходимое для удаления электрона из однозарядного отрицательного иона:
X – → X + e –
Ключевые выводы: Определение сродства к электрону и тенденция
- Сродство к электрону – это количество энергии, необходимое для отделения одного электрона от отрицательно заряженного иона атома или молекулы.
- Оно обозначается символом Ea и обычно выражается в единицах кДж/моль.
- Сродство к электрону следует тенденции в периодической таблице. Он увеличивается при перемещении вниз по столбцу или группе, а также увеличивается при перемещении слева направо по строке или периоду (кроме благородных газов).
- Значение может быть как положительным, так и отрицательным. Отрицательное сродство к электрону означает, что для присоединения электрона к иону необходимо ввести энергию. Здесь захват электронов – эндотермический процесс. Если сродство к электрону положительное, процесс экзотермический и происходит спонтанно.
Тенденция сродства к электрону
Сродство к электрону равно одна из тенденций, которую можно предсказать, используя организацию элементов в периодической таблице.
- Сродство к электрону увеличивается при движении вниз по группе элементов ( столбец периодической таблицы).
- Сродство к электрону обычно увеличивается при перемещении слева направо через период элемента (строка периодической таблицы). Исключение составляют благородные газы, которые указаны в последнем столбце таблицы. Каждый из этих элементов имеет полностью заполненную валентную электронную оболочку и сродство к электрону, приближающееся к нулю.
Неметаллы обычно имеют более высокие значения сродства к электрону, чем металлы. Хлор сильно притягивает электроны. Ртуть – это элемент, атомы которого наиболее слабо притягивают электрон. Сродство к электрону в молекулах труднее предсказать, потому что их электронная структура более сложна.
Использование сродства к электрону
Сохраняйте Следует иметь в виду, что значения сродства к электрону применимы только к газообразным атомам и молекулам, потому что уровни энергии электронов в жидкостях и твердых телах изменяются при взаимодействии с другими атомами и молекулами. Даже в этом случае сродство к электрону имеет практическое применение. Он используется для измерения химической жесткости – показателя степени заряженности и поляризации кислот и оснований Льюиса. Он также используется для прогнозирования электронного химического потенциала.. Основное использование значений сродства к электрону – определить, будет ли атом или молекула действовать как акцептор электронов или донор электронов и будет ли пара реагентов участвовать в реакциях переноса заряда.
Соглашение о знаке сродства к электрону
Сродство к электрону чаще всего указывается в килоджоулях на моль (кДж/моль). Иногда значения даются в единицах величин относительно друг друга.
Если значение сродства к электрону или E ea отрицательно, это означает, что для присоединения электрона требуется энергия. Отрицательные значения видны для атома азота, а также для большинства захватов вторых электронов. Это также можно увидеть на таких поверхностях, как алмаз. Для отрицательного значения захват электронов является эндотермическим процессом:
E ea = −Δ E (прикрепить)
То же уравнение применяется, если E ea имеет положительное значение. В этой ситуации изменение Δ E имеет отрицательное значение и указывает на экзотермический процесс. Захват электронов для большинства атомов газа (кроме благородных газов) выделяет энергию и является экзотермическим. Один из способов запомнить, что захват электрона имеет отрицательное значение Δ E , – это помнить, что энергия отпускается или высвобождается.
Помните: Δ E и E ea имеют противоположные знаки!
Пример расчета сродства к электрону
Сродство к электрону водорода в реакции равно ΔH:
H (g ) + е – → H – (g); ΔH = -73 кДж/моль, поэтому сродство к электрону водорода составляет +73 кДж/моль. Однако знак «плюс» не указан, поэтому E ea просто записывается как 73 кДж/моль.
Источники
- Анслин, Эрик В .; Догерти, Деннис А. (2006). Современная физико-органическая химия . Книги университетских наук. ISBN 978-1-891389-31-3.
- Аткинс, Питер; Джонс, Лоретта (2010). Химические принципы в поисках понимания . Фриман, Нью-Йорк. ISBN 978-1-4292-1955-6.
- Himpsel, F .; Knapp, J .; Vanvechten, J .; Истман, Д. (1979). «Квантовое фотопропускание алмаза (111) – стабильный излучатель отрицательного сродства». Физическая проверка Б . 20 (2): 624. DOI: 10.1103/PhysRevB.20.624
- Tro, Nivaldo J. (2008). Химия: молекулярный подход (2-е изд.). Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл. ISBN 0-13-100065-9.
- IUPAC (1997). Сборник химической терминологии ( 2-е изд.) («Золотая книга»). DOI: 10.1351/goldbook. E01977