Tabla de Contenidos
W chemii, w badaniu właściwości okresowych, znajdujemy powinowactwo elektronowe. Odnosi się to do zmiany energii, która zachodzi, gdy atom przyjmuje elektrony w stanie gazu podstawowego. Ta zmiana energii jest określana ilościowo i odzwierciedla zdolność atomu do przyjmowania większej lub mniejszej liczby elektronów. Atomy o silniejszym efektywnym ładunku jądrowym mają większe powinowactwo elektronowe.
Reakcję, która zachodzi, gdy atom zyskuje elektron, można przedstawić w następujący sposób:
X + e – → X – + Energia
Innym sposobem zdefiniowania powinowactwa elektronowego jest ilość energii potrzebnej do usunięcia elektronu z jonu ujemnego :
X – + mi → X + mi –
Kluczowe punkty
- 1.- Powinowactwo elektronowe to zmiana energii, która zachodzi, gdy atom przyjmuje elektrony w podstawowym stanie gazowym.
- 2.- Jest oznaczony symbolem Ea i jest wyrażony w jednostkach kJ/mol.
- 3.- Powinowactwo elektronowe podąża za trendem w układzie okresowym. Zwiększa się, przesuwając się w górę kolumny lub grupy, a także zwiększa się, przesuwając się od lewej do prawej w rzędzie lub okresie (z wyjątkiem gazów szlachetnych).
- 4.- Wartość może być dodatnia lub ujemna. Ujemne powinowactwo elektronowe oznacza, że energia musi być dostarczona , aby związać elektron z atomem. Tutaj wychwytywanie elektronów jest procesem endotermicznym. Jeśli powinowactwo elektronowe jest dodatnie, proces jest egzotermiczny i zachodzi spontanicznie.
Trend powinowactwa elektronowego
Powinowactwo elektronowe przedstawia trend, który można zaobserwować w organizacji pierwiastków w układzie okresowym.
- Powinowactwo elektronowe jest tym większe, im wyżej pierwiastek znajduje się w grupie (kolumnie układu okresowego).
- Powinowactwo elektronowe wzrasta od lewej do prawej w całym okresie (wiersz układu okresowego). Wyjątkiem są gazy szlachetne, które znajdują się w ostatniej kolumnie tabeli.
Wynika to z faktu, że w miarę schodzenia w dół tabeli promień atomowy pierwiastków wzrasta i mają one mniejsze powinowactwo elektroniczne lub mniejszą energię do uwolnienia.
Niemetale mają zazwyczaj wyższe wartości powinowactwa elektronowego niż metale. Chlor silnie przyciąga elektrony, podczas gdy rtęć jest pierwiastkiem, którego atomy najsłabiej przyciągają elektron. Powinowactwo do elektronów jest trudniejsze do przewidzenia w cząsteczkach, ponieważ ich struktura elektronowa jest bardziej skomplikowana.
Zastosowania powinowactwa elektronowego
Należy zauważyć, że wartości powinowactwa elektronowego odnoszą się tylko do atomów i cząsteczek gazowych, ponieważ poziomy energii elektronów płynnych i stałych zmieniają się w wyniku interakcji z innymi atomami i cząsteczkami. Mimo to powinowactwo elektronowe ma różne zastosowania praktyczne.
Służy do pomiaru twardości chemicznej i przewidywania elektronicznego potencjału chemicznego. Podstawowym zastosowaniem wartości powinowactwa elektronowego jest określenie, czy atom lub cząsteczka będzie działać jako akceptor lub donor elektronów. Możemy też wiedzieć, jak zareagują żywioły, czy będą wytwarzać energię, czy będą jej potrzebować. Informacje te są bardzo przydatne do przewidywania wyników podczas dochodzenia.
Znaki powinowactwa elektronowego
Powinowactwo elektronowe jest najczęściej przedstawiane w jednostkach kilodżuli na mol (kJ/mol). Czasami wartości są podawane w kategoriach wielkości względem siebie.
Jeżeli wartość powinowactwa elektronowego lub Eea jest ujemna, oznacza to , że do utrwalenia elektronu potrzebna jest energia. Wartości ujemne obserwuje się dla atomu azotu, a także dla większości drugich wychwytów elektronów. Można to również zaobserwować w przypadku substancji takich jak diament. Dla wartości ujemnej wychwyt elektronów jest procesem endotermicznym:
E ea = -ΔE (dołączyć)
To samo równanie ma zastosowanie, jeśli E e ma wartość dodatnią. W tej sytuacji zmiana ΔE ma wartość ujemną i wskazuje na proces egzotermiczny. Wychwytywanie elektronów dla większości atomów gazu (z wyjątkiem gazów szlachetnych) uwalnia energię i jest egzotermiczne. Jednym ze sposobów zapamiętania wychwytu elektronu o ujemnym ΔE jest zapamiętanie energii, jaką został on uwolniony.
Pamiętaj: ΔE i Eea mają przeciwne znaki!
Przykładowe obliczenie powinowactwa elektronowego
Powinowactwo elektronowe wodoru wynosi ΔH w reakcji:
H. (g) + e – → H. – (g); ΔH = -73 kJ/mol, więc powinowactwo elektronowe wodoru wynosi 73 kJ/mol. Znak plus nie jest jednak cytowany, więc E ea jest po prostu zapisywane jako 73 kJ/mol.
Źródła
- Anslyn, Eric V.; Dougherty, Dennis A. (2006). Współczesna chemia fizyczna i organiczna . Książki uniwersyteckie Nauki ścisłe. ISBN 978-1-891389-31-3 .
- Atkins, Peter; Jones, Loretta (2010). Chemiczne zasady poszukiwania wglądu . Freemana, Nowy Jork. ISBN 978-1-4292-1955-6.
- Ekspresowa klasa (2018) CHEMIA. Co to jest powinowactwo elektronowe? Układ okresowy. AULAEXPRESS Matura. Dostępne na https://www.youtube.com/watch?v=uAyXJ182RzQ&ab_channel=AulaExpress
- Himpsel, F.; Knapp, J.; Vanvechten, J.; Eastman, D. (1979). „Kwantowa fotowydajność diamentu (111) – stabilne emiter-ujemne powinowactwo”. Przegląd fizyczny B. 20(2):624. doi: 10.1103/PhysRevB.20.624
- Tro, Nivaldo J. (2008). Chemia: podejście molekularne (wyd. 2). New Jersey: Pearson Prentice Hall. ISBN 0-13-100065-9 .
- IUPAC (1997). Kompendium terminologii chemicznej ( wyd. 2) („Złota księga”). doi: 10.1351/złota księga.E01977