ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนคืออะไร?

ในวิชาเคมี ในการศึกษาคุณสมบัติของคาบ เราจะพบ ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน นี่หมายถึงการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมรับอิเล็กตรอนในสถานะกราวด์แก๊ส การเปลี่ยนแปลงพลังงานนี้เป็นการวัดปริมาณและสะท้อนถึงความสามารถของอะตอมดังกล่าวในการรับอิเล็กตรอนมากหรือน้อย อะตอมที่มีประจุนิวเคลียร์ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าจะมีความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนสูงกว่า

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมได้รับอิเล็กตรอนสามารถแสดงได้ดังนี้

X + e  ^–   → X  ^–   + พลังงาน

อีกวิธีหนึ่งในการกำหนดความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนคือปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการดึงอิเล็กตรอนออกจากไอออนลบ :

X  ^–   + E → X + อี  ^–

ประเด็นสำคัญ

• 1.- ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนคือการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมรับอิเล็กตรอนในสถานะก๊าซพื้นฐาน
• 2.- มันถูกระบุด้วยสัญลักษณ์ของ Ea และแสดงเป็นหน่วย kJ/mol
• 3.- ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนเป็นไปตามแนวโน้มในตารางธาตุ มันเพิ่มขึ้นโดยการเลื่อนคอลัมน์หรือกลุ่มขึ้น และยังเพิ่มขึ้นด้วยการเลื่อนจากซ้ายไปขวาข้ามแถวหรือจุด (ยกเว้นก๊าซมีตระกูล)
• 4.- ค่าสามารถเป็นบวกหรือลบ ความ สัมพันธ์ของอิเล็กตรอน เป็นลบ หมายความว่าต้องจัดหาพลังงานเพื่อผูกอิเล็กตรอนกับอะตอม ที่นี่ การจับอิเล็กตรอนเป็นกระบวนการดูดความร้อน หากค่าสัมพรรคภาพของอิเล็กตรอนเป็นบวก กระบวนการนี้จะคายความร้อนและเกิดขึ้นเอง

แนวโน้มความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน

ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนนำเสนอแนวโน้มที่สามารถสังเกตได้ในการจัดองค์ประกอบในตารางธาตุ

• ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนยิ่งมาก ยิ่งองค์ประกอบอยู่ในกลุ่มสูง (คอลัมน์ของตารางธาตุ)
• ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นจากซ้ายไปขวาในช่วงเวลา (แถวของตารางธาตุ) ข้อยกเว้นคือก๊าซมีตระกูลซึ่งอยู่ในคอลัมน์สุดท้ายของตาราง 

นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเมื่อคุณเลื่อนลงมาจากตาราง รัศมีอะตอมของธาตุจะเพิ่มขึ้น และพวกมันมีสัมพรรคภาพทางอิเล็กทรอนิกส์ต่ำกว่าหรือปล่อยพลังงานน้อยลง

โดยทั่วไปแล้วอโลหะจะมีค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนสูงกว่าโลหะ คลอรีนดึงดูดอิเล็กตรอนอย่างแรง ในขณะที่ปรอทเป็นธาตุที่มีอะตอมที่ดึงดูดอิเล็กตรอนได้อ่อนที่สุด ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนนั้นยากต่อการทำนายในโมเลกุลเนื่องจากโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของพวกมันซับซ้อนกว่า

การใช้ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน

โปรดทราบว่าค่าความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนใช้กับอะตอมและโมเลกุลที่เป็นก๊าซเท่านั้น เนื่องจากระดับพลังงานของอิเล็กตรอนที่เป็นของเหลวและของแข็งมีการเปลี่ยนแปลงโดยการมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมและโมเลกุลอื่น ถึงกระนั้น ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนก็มีการใช้งานที่หลากหลาย 

ใช้ในการวัดความกระด้างของสารเคมีและทำนายศักยภาพของสารเคมีอิเล็กทรอนิกส์ การใช้ค่าความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนในเบื้องต้นคือการระบุว่าอะตอมหรือโมเลกุลจะทำหน้าที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอนหรือผู้ให้อิเล็กตรอน เรายังรู้ได้ด้วยว่าธาตุต่างๆ จะมีปฏิกิริยาอย่างไร จะผลิตพลังงานหรือต้องการใช้หรือไม่ ข้อมูลนี้มีประโยชน์อย่างมากในการทำนายผลระหว่างการสอบสวน

สัญญาณในความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน

ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนมักแสดงเป็นหน่วยกิโลจูลต่อโมล (kJ/mol) บางครั้งค่าจะได้รับในแง่ของขนาดที่สัมพันธ์กัน

ถ้าค่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนหรือ E _ea  เป็นลบ แสดงว่าจำเป็นต้องใช้พลังงานเพื่อตรึงอิเล็กตรอน ค่าลบถูกสังเกตสำหรับอะตอมไนโตรเจนและสำหรับการจับอิเล็กตรอนที่สองส่วนใหญ่ นอกจากนี้ยังสามารถเห็นได้สำหรับสารต่างๆ เช่น เพชร สำหรับค่าลบ การจับอิเล็กตรอนเป็นกระบวนการดูดความร้อน:

E  _ea   = -ΔE (แนบ)

ใช้สมการเดียวกันถ้า E _ea   มีค่าเป็นบวก ในสถานการณ์นี้ การเปลี่ยนแปลง ΔE มี   ค่าเป็นลบและบ่งชี้ถึงกระบวนการคายความร้อน การดักจับอิเล็กตรอนสำหรับอะตอมของแก๊สส่วนใหญ่ (ยกเว้นแก๊สมีตระกูล) จะปล่อยพลังงานออกมาและคายความร้อน วิธีหนึ่งในการจดจำการจับอิเล็กตรอนที่มี ΔE เป็นลบคือ   การจดจำพลังงานที่ปล่อยออกมา

ข้อควรจำ: ΔE และ Eea มีเครื่องหมายตรงกันข้าม!

ตัวอย่างการคำนวณความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน

ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนของไฮโดรเจนคือ ΔH ในปฏิกิริยา:

H (g) + e  ^–  → H  ^–  (g); ΔH = -73 กิโลจูล/โมล ดังนั้น สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนของไฮโดรเจนจึงเท่ากับ 73 กิโลจูล/โมล อย่างไรก็ตาม เครื่องหมายบวกไม่ได้อยู่ในเครื่องหมายคำพูด ดังนั้น  E  ea จึงเขียนง่าย ๆ เป็น 73 กิโลจูลต่อโมล

แหล่งที่มา

• แอนสลิน, เอริค วี.; โดเฮอร์ตี, เดนนิส เอ. (2549). เคมีอินทรีย์เชิงฟิสิกส์  สมัยใหม่ หนังสือมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์ ไอ 978-1-891389-31-3.
• แอตกินส์, ปีเตอร์ ; โจนส์, ลอเรตตา (2553). หลักการทางเคมีเพื่อการค้นหาข้อมูลเชิง  ลึก ฟรีแมน, นิวยอร์ก. ไอ 978-1-4292-1955-6
• ห้องเรียนด่วน (2561) เคมี. ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนคืออะไร? ตารางธาตุ. AULAEXPRESS ปริญญาตรี ดูได้ที่ https://www.youtube.com/watch?v=uAyXJ182RzQ&ab_channel=AulaExpress
• ฮิมเซิล ฉ.; แนปป์ เจ; Vanvechten เจ; อีสต์แมน, D. (1979). “ควอนตัมโฟโต้ยีลด์ของเพชร (111) – สัมพรรคภาพเชิงลบและอิมิตเตอร์ที่เสถียร”  การตรวจ ร่างกายB. 20(2):624. ดอย:  10.1103/PhysRevB.20.624
• โทร, Nivaldo J. (2008). เคมี: วิธีระดับโมเลกุล  (ฉบับที่ 2) นิวเจอร์ซีย์: Pearson Prentice Hall ไอ 0-13-100065-9.
• IUPAC (1997). บทสรุปคำศัพท์ทางเคมี (  ฉบับที่ 2) (“สมุดสีทอง”) ดอย:  10.1351/goldbook.E01977