Ηλεκτρονική συγγένεια Πώς διαφέρει στον περιοδικό πίνακα και παραδείγματα



Το ηλεκτρονική συγγένεια ή η ηλεκτροφικότητα είναι ένα μέτρο της μεταβολής της ενέργειας ενός ατόμου στην αέρια φάση όταν ενσωματώνει ένα ηλεκτρόνιο στο κέλυφος σθένους του. Μόλις το ηλεκτρόνιο αποκτηθεί από το άτομο Α, το προκύπτον ανιόν Α- μπορεί να είναι πιο σταθερή ή όχι από την βασική της κατάσταση. Επομένως, αυτή η αντίδραση μπορεί να είναι ενδοθερμική ή εξωθερμική.

Κατά σύμβαση, όταν το κέρδος του ηλεκτρονίου είναι ενδοθερμικό, ένα θετικό πρόσημο "+" αποδίδεται στην τιμή της ηλεκτρονικής συνάφειας. αν είναι εξωθερμική - δηλαδή, απελευθερώνει ενέργεια - αυτή η τιμή δίνεται ένα αρνητικό σύμβολο "-". Σε ποιες μονάδες εκφράζονται αυτές οι τιμές; Σε kJ / mol, ή σε eV / άτομο.

Αν το στοιχείο ήταν σε υγρή ή στερεή φάση, τα άτομα θα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Αυτό θα προκαλούσε τη διάχυση ή την απελευθέρωση ενέργειας, λόγω του ηλεκτρονικού κέρδους, μεταξύ όλων αυτών, παρέχοντας αναξιόπιστα αποτελέσματα.

Αντίθετα, στην αέρια φάση υποτίθεται ότι είναι απομονωμένα. Με άλλα λόγια, δεν αλληλεπιδρούν με τίποτα. Στη συνέχεια, τα άτομα που εμπλέκονται σε αυτή την αντίδραση είναι: Α (g) και Α-(ζ) Εδώ (ζ) δηλώνει ότι το άτομο βρίσκεται σε αέρια φάση.

Ευρετήριο

  • 1 Πρώτη και δεύτερη ηλεκτρονική συνάφεια
    • 1.1 Πρώτον
    • 1.2 Δεύτερον
  • 2 Πώς η ηλεκτρονική συγγένεια ποικίλλει στον περιοδικό πίνακα
    • 2.1 Μεταβολή από τον πυρήνα και την επίδραση θωράκισης
    • 2.2 Παραλλαγή με ηλεκτρονική διαμόρφωση
  • 3 Παραδείγματα
    • 3.1 Παράδειγμα 1
    • 3.2 Παράδειγμα 2
  • 4 Αναφορές

Πρώτη και δεύτερη ηλεκτρονική συγγένεια

Πρώτα

Η αντίδραση του ηλεκτρονικού κέρδους μπορεί να αναπαρασταθεί ως:

A (g) + e- => Α-(g) + E, ή ως A (g) + e- + Ε => Α-(ζ)

Στην πρώτη εξίσωση, το Ε (ενέργεια) βρίσκεται ως προϊόν στην αριστερή πλευρά του βέλους. και στη δεύτερη εξίσωση η ενέργεια υπολογίζεται ως αντιδραστική, που βρίσκεται στη δεξιά πλευρά. Δηλαδή, το πρώτο αντιστοιχεί σε ένα εξωθερμικό ηλεκτρονικό κέρδος και το δεύτερο σε ένα ηλεκτρονικό ενδοθερμικό κέρδος.

Ωστόσο, και στις δύο περιπτώσεις είναι μόνο ένα ηλεκτρόνιο που προστίθεται στο κέλυφος σθένους του ατόμου Α.

Δεύτερον

Είναι επίσης πιθανό ότι, μόλις σχηματιστεί το αρνητικό ιόν Α-, απορροφά και πάλι ένα άλλο ηλεκτρόνιο:

Α-(g) + e- => Α2-(ζ)

Εντούτοις, οι τιμές για τη δεύτερη ηλεκτρονική συνάφεια είναι θετικές, αφού οι ηλεκτροστατικές αντιδράσεις μεταξύ του αρνητικού ιόντος Α πρέπει να ξεπεραστούν- και το εισερχόμενο ηλεκτρόνιο και-.

Τι καθορίζει ότι ένα αέριο άτομο "λαμβάνει" ένα ηλεκτρονικό καλύτερο; Η απάντηση βρίσκεται ουσιαστικά στον πυρήνα, στο προστατευτικό αποτέλεσμα των εσωτερικών ηλεκτρονικών στρωμάτων και στο στρώμα σθένους.

Πώς η ηλεκτρονική συνάφεια ποικίλει στον περιοδικό πίνακα

Στην επάνω εικόνα, τα κόκκινα βέλη υποδεικνύουν τις κατευθύνσεις στις οποίες αυξάνεται η ηλεκτρονική συγγένεια των στοιχείων. Από εδώ μπορούμε να κατανοήσουμε την ηλεκτρονική συγγένεια ως μία από τις περιοδικές ιδιότητες, με την ιδιαιτερότητα ότι παρουσιάζει πολλές εξαιρέσεις.

Η ηλεκτρονική συνάφεια αυξάνεται προς τα πάνω μέσω των ομάδων και, κατά τον ίδιο τρόπο, αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά μέσω του περιοδικού πίνακα, ειδικά κοντά στο άτομο φθορίου. Αυτή η ιδιότητα σχετίζεται στενά με την ατομική ακτίνα και τα ενεργειακά επίπεδα των τροχιακών της.

Παραλλαγή από τον πυρήνα και την επίδραση θωράκισης

Ο πυρήνας έχει πρωτόνια, τα οποία είναι θετικά φορτισμένα σωματίδια που ασκούν ελκυστική δύναμη στα ηλεκτρόνια του ατόμου. Όσο πιο κοντά βρίσκονται τα ηλεκτρόνια στον πυρήνα, τόσο μεγαλύτερη είναι η έλξη που αισθάνονται. Έτσι, καθώς η απόσταση από τον πυρήνα προς τα ηλεκτρόνια αυξάνεται, οι δυνάμεις έλξης είναι λιγότερες.

Επιπλέον, τα ηλεκτρόνια του εσωτερικού στρώματος βοηθούν στην «ασπίδα» του αποτελέσματος του πυρήνα στα ηλεκτρόνια των εξώτατων στρωμάτων: τα ηλεκτρόνια σθένους.

Αυτό οφείλεται στις ίδιες τις ηλεκτρονικές αποκρούσεις μεταξύ των αρνητικών επιβαρύνσεων. Ωστόσο, αυτό το φαινόμενο αντισταθμίζεται από την αύξηση του ατομικού αριθμού Ζ.

Ποια είναι η σχέση μεταξύ της πρώτης και της ηλεκτρονικής συγγένειας; Το γεγονός ότι ένα αέριο άτομο Α θα έχει περισσότερη τάση να αποκτά ηλεκτρόνια και να σχηματίζει σταθερά αρνητικά ιόντα όταν το φαινόμενο θωράκισης είναι μεγαλύτερο από τις απωθήσεις μεταξύ του εισερχόμενου ηλεκτρονίου και εκείνων του στρώματος σθένους.

Το αντίθετο συμβαίνει όταν τα ηλεκτρόνια βρίσκονται πολύ μακριά από τον πυρήνα και οι αποκρούσεις μεταξύ τους δεν μειώνουν το ηλεκτρονικό κέρδος.

Για παράδειγμα, όταν κατεβαίνουμε σε μια ομάδα, τα "νέα" επίπεδα ενέργειας "ανοίγουν", τα οποία αυξάνουν την απόσταση μεταξύ του πυρήνα και των εξωτερικών ηλεκτρονίων. Για το λόγο αυτό, όταν οι ανερχόμενες ομάδες αυξάνουν τις ηλεκτρονικές συγγένειες.

Διακύμανση με ηλεκτρονική διαμόρφωση

Όλα τα τροχιακά έχουν τα ενεργειακά τους επίπεδα, οπότε αν το νέο ηλεκτρόνιο καταλάβει μεγαλύτερη τροχιά ενέργειας, το άτομο θα πρέπει να απορροφήσει ενέργεια για να καταστήσει δυνατή αυτή.

Επιπλέον, ο τρόπος με τον οποίο τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τα τροχιακά μπορεί να ευνοήσει ή όχι το ηλεκτρονικό κέρδος, διαχωρίζοντας έτσι τις διαφορές μεταξύ των ατόμων..

Για παράδειγμα, αν όλα τα ηλεκτρόνια δεν είναι ζευγαρωμένα στα ρ-τροχιακά, η συμπερίληψη ενός νέου ηλεκτρονίου θα προκαλέσει το σχηματισμό ενός αντιστοιχισμένου ζεύγους, το οποίο ασκεί απωθητικές δυνάμεις στα άλλα ηλεκτρόνια.

Αυτή είναι η περίπτωση του ατόμου αζώτου, του οποίου η συγγένεια ηλεκτρονίων (8kJ / mol) είναι χαμηλότερη από εκείνη του ατόμου άνθρακα (-122kJ / mol).

Παραδείγματα

Παράδειγμα 1

Η πρώτη και η δεύτερη ηλεκτρονική συγγένεια για το οξυγόνο είναι:

O (g) + e- => Ο-(g) + (141kJ / mol)

Ο-(g) + e- + (780kJ / mol) => Ο2-(ζ)

Η ηλεκτρονική διαμόρφωση για το O είναι 1s22s22ρ4. Υπάρχει ήδη ένα ζευγαρωμένο ζεύγος ηλεκτρονίων, το οποίο δεν μπορεί να ξεπεράσει την ελκυστική δύναμη του πυρήνα. Συνεπώς, το ηλεκτρονικό κέρδος απελευθερώνει ενέργεια αφού σχηματίσει το σταθερό ιόν Ο-.

Ωστόσο, αν και O2- έχει την ίδια διαμόρφωση με το νέον ευγενές αέριο, οι ηλεκτρονικές του αποκρούσεις υπερβαίνουν την ελκυστική δύναμη του πυρήνα και για να επιτρέπεται η είσοδος του ηλεκτρονίου είναι απαραίτητη μια ενεργητική συμβολή.

Παράδειγμα 2

Εάν συγκρίνετε τις ηλεκτρονικές συγγένειες των στοιχείων της ομάδας 17, θα έχετε τα εξής:

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- = Ι-(g) + (295 kJ / mol)

Από την κορυφή προς τα κάτω - που κατεβαίνουν στην ομάδα - αυξάνονται οι ατομικές ακτίνες, καθώς και η απόσταση μεταξύ του πυρήνα και των εξωτερικών ηλεκτρονίων. Αυτό προκαλεί αύξηση των ηλεκτρονικών συγγενειών. Ωστόσο, το φθόριο, το οποίο πρέπει να έχει τη μεγαλύτερη αξία, υπερβαίνει το χλώριο.

Γιατί; Αυτή η ανωμαλία καταδεικνύει την επίδραση των ηλεκτρονικών αποκρούσεων στην ελκυστική δύναμη και τη χαμηλή θωράκιση.

Επειδή είναι ένα πολύ μικρό άτομο, φθορίου «συμπυκνωμένη» όλα τα ηλεκτρόνια σε ένα μικρό όγκο, προκαλώντας μια μεγαλύτερη άπωση στην εισερχόμενη ηλεκτρονίων σε αντίθεση με ογκωδέστερες ομοειδείς ουσίες (Cl, Br και Ι) του.

Αναφορές

  1. Χημεία LibreTexts. Ηλεκτρονική συγγένεια. Ανακτήθηκε στις 4 Ιουνίου 2018, από: chem.libretexts.org
  2. Jim Clark (2012). Ηλεκτρονική συγγένεια. Ανακτήθηκε στις 4 Ιουνίου 2018, από: chemguide.co.uk
  3. Carl R. Nave. Ηλεκτρονικές συγγένειες των στοιχείων κύριας ομάδας. Ανακτήθηκε στις 4 Ιουνίου 2018, από: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  4. Καθ. N. De Leon. Ηλεκτρονική συγγένεια. Ανακτήθηκε στις 4 Ιουνίου 2018, από: iun.edu
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27 Μαΐου 2016). Ορισμός ηλεκτρονικής συγγένειας. Ανακτήθηκε στις 4 Ιουνίου 2018, από: thoughtco.com
  6. Cdang (3 Οκτωβρίου 2011). Ηλεκτρονικός περιοδικός πίνακας συγγένειας ηλεκτρονίων. [Εικόνα] Ανακτήθηκε στις 4 Ιουνίου 2018 από: commons.wikimedia.org
  7. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Χημεία (8η έκδοση). CENGAGE Learning, σελ. 227-229.
  8. Shiver & Atkins. (2008). Ανόργανη χημεία (Τέταρτη έκδοση, σελ. 29). Mc Graw Hill.