Mi az elektronaffinitás?

A kémián belül a periodikus tulajdonságok vizsgálatánál elektronaffinitást találunk. Ez arra az energiaváltozásra utal, amely akkor következik be, amikor egy atom földgáz állapotú elektronokat fogad el. Ez az energiaváltozás számszerűsíthető, és tükrözi az atom azon képességét, hogy több vagy kevesebb elektront fogadjon el. Az erősebb effektív nukleáris töltéssel rendelkező atomok elektronaffinitása nagyobb.

Az a reakció, amely akkor megy végbe, amikor egy atom elektront nyer, a következőképpen ábrázolható:

X + e  ^–   → X  ^–   + Energia

Az elektronaffinitás meghatározásának másik módja az az energiamennyiség, amely az elektron eltávolításához szükséges egy negatív ionból :

X  ^–   + E → X + e  ^–

Főbb pontok

• 1.- Az elektronaffinitás az az energiaváltozás, amely akkor következik be, amikor egy atom alapvető gázállapotú elektronokat fogad fel.
• 2.- Ezt az Ea szimbólum jelöli, és kJ/mol egységekben van kifejezve.
• 3.- Az elektronaffinitás trendet követ a periódusos rendszerben. Növekszik, ha egy oszlopon vagy csoporton feljebb mozog, és növekszik, ha balról jobbra mozog egy soron vagy perióduson keresztül (kivéve a nemesgázokat).
• 4.- Az érték lehet pozitív vagy negatív. A negatív elektronaffinitás azt jelenti, hogy energiát kell szolgáltatni ahhoz, hogy egy elektront az atomhoz köthessen. Itt az elektronok befogása endoterm folyamat. Ha az elektronaffinitás pozitív, akkor a folyamat exoterm és spontán megy végbe.

Az elektronaffinitás trendje

Az elektronaffinitás a periódusos rendszer elemeinek szerveződésében megfigyelhető tendenciát mutat.

• Az elektronaffinitás annál nagyobb, minél magasabban van egy elem egy csoportban (a periódusos rendszer oszlopa).
• Az elektronaffinitás balról jobbra nő egy perióduson keresztül (a periódusos rendszer sora). Kivételt képeznek a nemesgázok, amelyek a táblázat utolsó oszlopában találhatók. 

Ez annak a ténynek köszönhető, hogy ahogy lefelé haladunk az asztalon, az elemek atomi sugara növekszik, és alacsonyabb az elektronikus affinitásuk vagy kevesebb energiát kell felszabadítani.

A nemfémeknek általában nagyobb elektronaffinitásuk van, mint a fémeknek. A klór erősen vonzza az elektronokat, míg a higany az az atomos elem, amely a leggyengébb elektront vonz. Az elektronok iránti affinitást nehezebb megjósolni a molekulákban, mivel az elektronszerkezetük bonyolultabb.

Az elektronaffinitás felhasználása

Ne feledje, hogy az elektronaffinitási értékek csak a gáznemű atomokra és molekulákra vonatkoznak, mivel a folyékony és szilárd elektronok energiaszintje megváltozik más atomokkal és molekulákkal való kölcsönhatás következtében. Ennek ellenére az elektronaffinitásnak számos gyakorlati alkalmazása van. 

A kémiai keménység mérésére és az elektronikus kémiai potenciál előrejelzésére használják. Az elektronaffinitási értékek elsődleges célja annak meghatározása, hogy egy atom vagy molekula elektronakceptorként vagy elektrondonorként fog-e működni. Azt is tudhatjuk, hogyan reagálnak az elemek, ha energiát termelnek, vagy szükségük van rá. Ez az információ nagyon hasznos az eredmények előrejelzéséhez a vizsgálat során.

Elektronaffinitás jelei

Az elektronaffinitást leggyakrabban kilojoule/mol egységben (kJ/mol) adják meg. Néha az értékeket egymáshoz viszonyított nagyságrendben adják meg.

 Ha az elektronaffinitás vagy E _ea értéke  negatív, az azt jelenti, hogy energia szükséges az elektron rögzítéséhez. Negatív értékek figyelhetők meg a nitrogénatomnál és a legtöbb második elektron befogásánál is. Ez az olyan anyagoknál is megfigyelhető, mint a gyémánt. Negatív érték esetén az elektronbefogás endoterm folyamat:

E  _ea   = -ΔE (csatolás)

Ugyanez az egyenlet érvényes, ha E _ea   pozitív értékű. Ebben a helyzetben a ΔE változás negatív értékű   , és exoterm folyamatot jelez. A legtöbb gázatom elektronbefogása (a nemesgázok kivételével) energiát szabadít fel, és exoterm. Az egyik módja annak, hogy emlékezzünk egy negatív ΔE-vel rendelkező elektron befogására, hogy   emlékezzünk a felszabaduló energiára.

Ne feledje: ΔE és Eea ellentétes előjelű!

Példa elektronaffinitás számításra

A hidrogén elektronaffinitása ΔH a reakcióban:

H (g) + e  ^–  → H  ^–  (g); ΔH = -73 kJ/mol, tehát a hidrogén elektronaffinitása 73 kJ/mol. A pluszjelet azonban nem idézzük, így  az E  ea-t egyszerűen 73 kJ/mol-ként írjuk le.

Források

• Anslyn, Eric V.; Dougherty, Dennis A. (2006). Modern fizikai szerves kémia  . Tudományos egyetemi könyvek. ISBN 978-1-891389-31-3.
• Atkins, Peter; Jones, Loretta (2010). Az Insight keresésének kémiai alapelvei  . Freeman, New York. ISBN 978-1-4292-1955-6.
• Express Classroom (2018) kémia. Mi az elektronaffinitás? Periódusos táblázat. AULAEXPRESS érettségi. Elérhető: https://www.youtube.com/watch?v=uAyXJ182RzQ&ab_channel=AulaExpress
• Himpsel, F.; Knapp, J.; Vanvechten, J.; Eastman, D. (1979). „A gyémánt kvantum fotohozama (111) – Stabil emitter-negatív affinitás”.  Fizikai áttekintés B. 20(2):624. doi:  10.1103/PhysRevB.20.624
• Tro, Nivaldo J. (2008). Kémia: A molekuláris megközelítés  (2. kiadás). New Jersey: Pearson Prentice Hall. ISBN 0-13-100065-9.
• IUPAC (1997). Chemical Terminology Compendium (  2. kiadás) (Az „Aranykönyv”). doi:  10.1351/goldbook.E01977