Συγγένεια ηλεκτρονίων

Συγγένεια ηλεκτρονίου (EA) είναι η ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται όταν ένα ηλεκτρόνιο ομαδοποιείται με ένα ουδέτερο άτομο ή μόριο που βρίσκεται σε αέρια κατάσταση για να δημιουργήσει ένα ανιόν. Είναι μια ατομική ιδιότητα που μας λέει πόσο πιθανό είναι ένα στοιχείο να πάρει ένα ηλεκτρόνιο και να δημιουργήσει ένα ανιόν. Η EA μετράται σε eV/άτομο, Kcal/mole και KJ/mole. Μπορεί να υπολογιστεί μέσω του κύκλου Born–Haber.

X(g) + e− → X−(g) + ενέργεια

EA ∝ 1/μέγεθος ατόμου ∝ ενεργό πυρηνικό φορτίο

EA ∝ 1/εφέ διαλογής

∝ αντιδραστικότητα μη μετάλλων 

∝ η οξειδωτική ισχύς των στοιχείων

Πείραμα πτώσης λαδιού

Το πείραμα σταγόνας λαδιού από τον Millikan χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό του φορτίου ενός ηλεκτρονίου. Πριν από αυτό το πείραμα, η ιδέα των υποατομικών σωματιδίων δεν ήταν καθολικά αποδεκτή.

Δημιουργήθηκε ένα ηλεκτρικό πεδίο ανάμεσα σε ένα παράλληλο ζεύγος μεταλλικών πλακών που συγκρατούνται από ένα μονωτικό υλικό στη συσκευή του Millikan. Ηλεκτρικά φορτισμένα σταγονίδια λαδιού εισήλθαν στο ηλεκτρικό πεδίο μετά την αλλαγή του και εξισορροπήθηκαν μεταξύ δύο πλακών.

Οι βαρυτικές και ηλεκτρικές δυνάμεις σε αυτό ήταν ίσες όταν οι φορτισμένες σταγόνες έπεφταν με σταθερό ρυθμό. Ως αποτέλεσμα, η χρέωση στην πτώση λαδιού προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας τον τύπο 

Q =m g.E

Ο Μίλικαν ανακάλυψε ότι ένα ηλεκτρόνιο έχει φορτίο 1,6 x 10-19 C.

Υπογραφή σύμβασης

Η συγγένεια ηλεκτρονίων έχει να κάνει με το ζώδιο. Επομένως, πρέπει να γνωρίζετε εάν το πρόσημο του ατόμου είναι σωστό. Η μεταβολή ΔΕ στη συνολική ενέργεια συμβαίνει για κάθε αντίδραση που απελευθερώνει ενέργεια με αρνητική τιμή. Αυτή η αντίδραση αναφέρεται ως εξώθερμη διαδικασία. Η πλειονότητα των ατόμων μη ευγενών αερίων απελευθερώνουν ενέργεια καθώς συλλαμβάνουν ηλεκτρόνια, καθιστώντας τα εξώθερμα. Οι θετικές τιμές που αναφέρονται στον πίνακα συγγένειας ηλεκτρονίων είναι μεγέθη. Η λέξη «απελευθέρωση» που χρησιμοποιείται για τον ορισμό της συγγένειας ηλεκτρονίων είναι αυτή που παρουσιάζει το αρνητικό πρόσημο στο ΔE.

Σύγχυση προκύπτει όταν η EA συγχέεται με μια αλλαγή στην ενέργεια, ΔE, οπότε οι θετικοί αριθμοί που αναφέρονται στους πίνακες αντιστοιχούν σε μια ενδόθερμη και όχι σε εξώθερμη διεργασία.

 EA =-ΔE είναι η σχέση που μοιράζονται.

Αν στο EA  δοθεί αρνητική τιμή, το αρνητικό πρόσημο υποδηλώνει μια αντιστροφή κατεύθυνσης και η ενέργεια είναι απαραίτητη για τη σύνδεση ενός ηλεκτρονίου. Αυτή η περίπτωση την καθιστά μια ενδόθερμη διεργασία, αλλά η σχέση μεταξύ EA =-ΔE(attach) εξακολουθεί να ισχύει. Η σύλληψη του δεύτερου ηλεκτρονίου είναι ο λόγος για τον οποίο προκύπτουν αρνητικές τιμές.

Η έκφραση για τον υπολογισμό του EA  όταν ένα ηλεκτρόνιο είναι προσκολλημένο (εξώθερμο): 

EA  =(E αρχικό − E τελικό)attach =−ΔE(attach)

Η έκφραση για τον υπολογισμό του EA  όταν ένα ηλεκτρόνιο αποσπάται (ενδόθερμο):

EA  =(Ε τελικό − Ε αρχική) αποσύνδεση =ΔE(αποσπάσει) =−ΔE(επισύναψη).

Τύποι συγγένειας ηλεκτρονίων

Συγγένεια πρώτου ηλεκτρονίου:Αυτή είναι η ενέργεια που παράγεται όταν 1 γραμμομόριο αέριων ατόμων το καθένα αποκτά ένα ηλεκτρόνιο για να γίνει 1 γραμμομόριο αέριων ιόντων -1. Η τιμή τους είναι πάντα αρνητική.

Συγγένεια δεύτερου ηλεκτρονίου:Όταν ένα ηλεκτρόνιο προστίθεται σε ένα μονοαρνητικό ιόν (ανιόν με αρνητικό πρόσημο) για να υπερνικήσει τις απωστικές δυνάμεις, η ενέργεια που απορροφάται ονομάζεται συγγένεια δεύτερου ηλεκτρονίου. Το EA 2nd έχει θετικό πρόσημο.

Παράγοντες που επηρεάζουν τη συγγένεια των ηλεκτρονίων

Η συγγένεια των ηλεκτρονίων εξαρτάται από τρεις κύριους παράγοντες: 

1. Ατομικό μέγεθος

Καθώς το μέγεθος του ατόμου μεγαλώνει, η απόσταση μεταξύ του πυρήνα και του ηλεκτρονίου που φτάνει. Ως εκ τούτου, η δύναμη έλξης που βιώνει το εισερχόμενο ηλεκτρόνιο προς τον πυρήνα ενός ατόμου θα είναι μικρότερη και η τιμή της συγγένειας ηλεκτρονίων θα είναι μικρότερη. Με άλλα λόγια, το ατομικό μέγεθος είναι αντιστρόφως ανάλογο με τη συγγένεια των ηλεκτρονίων.

2. Πυρηνικό φορτίο

Είναι ευθέως ανάλογο με τη συγγένεια ηλεκτρονίων. Όσο περισσότερη συγγένεια ηλεκτρονίων αυξάνεται, τόσο περισσότερο αυξάνεται η έλξη προς τα εισερχόμενα ηλεκτρόνια.

3. Ηλεκτρονική διαμόρφωση 

Τα άτομα με σταθερή ηλεκτρονική διαμόρφωση έχουν μικρότερη τάση για αποδοχή ηλεκτρονίων. Ως αποτέλεσμα, οι τιμές συγγένειας ηλεκτρονίων είναι χαμηλότερες.

Γενική τάση

Η συγγένεια ηλεκτρονίων αυξάνεται από αριστερά προς τα δεξιά. Μαζί με ένα γκρουπ αυξάνεται μέχρι την τρίτη περίοδο. Λόγω της υψηλής πυκνότητας ηλεκτρονίων, η συγγένεια ηλεκτρονίων της δεύτερης και τρίτης περιόδου του μπλοκ p είναι μικρότερη.

Εξαιρέσεις στη συγγένεια ηλεκτρονίων

1. Απαιτείται ένα πλήρως γεμάτο και μισογεμάτο τροχιακό με χαμηλές τιμές ή ενέργεια αντί να απελευθερώνεται.

2. Λόγω της απώθησης μεταξύ των ηλεκτρονίων, η δεύτερη περίοδος έχει χαμηλότερη τιμή από την τρίτη.

Συμπέρασμα

Η συγγένεια ηλεκτρονίων είναι η ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται όταν ένα ηλεκτρόνιο ομαδοποιείται σε συνδυασμό με ένα άτομο σε αέρια κατάσταση για να σχηματίσει ένα ανιόν. Η σύμβαση του σημείου είναι απαραίτητη και πρέπει να ληφθεί υπόψη. Υπάρχουν δύο τύποι συγγένειας ηλεκτρονίων:πρώτος και δεύτερος. Το πρώτο είναι πάντα αρνητικό και το δεύτερο είναι θετικό. Οι παράγοντες που επηρεάζουν τη συγγένεια των ηλεκτρονίων είναι το ατομικό μέγεθος, το πυρηνικό φορτίο και η ηλεκτρονική διαμόρφωση.