العربيةAR⌄
الألفة الإلكترونية
الألفة الإلكترونية تصف تغير الطاقة عند إضافة إلكترون إلى ذرة غازية. في هذا الموقع نستخدم اصطلاحًا واضحًا: القيمة الموجبة تعني مقدار الطاقة المنطلقة عند الارتباط. الاتجاه عبر الجدول الدوري مفيد، لكن امتلاء تحت الأغلفة والتنافر في المدارات الصغيرة يصنعان استثناءات مهمة مثل الفرق بين F وCl.
التعريف وإشارة الطاقة
العملية الأساسية X(g)+e⁻→X⁻(g). يجب دائمًا ذكر اصطلاح الإشارة، لأن بعض الجداول تسجل تغير الإنثالبي بعلامة سالبة عند إطلاق الطاقة بينما جداول أخرى تعرض مقدار الطاقة المنطلقة موجبًا.
الاصطلاح المستخدم هنا
نقول إن الألفة الإلكترونية أكبر وأكثر ملاءمة عندما يطلق ارتباط الإلكترون طاقة أكثر. بهذا الاصطلاح تكون قيمة الكلور مثلًا كبيرة وموجبة.
الألفة الأولى والثانية
إضافة الإلكترون الأول إلى ذرة متعادلة قد تكون ملائمة، لكن إضافة إلكترون ثانٍ إلى أنيون تتطلب التغلب على تنافر شحنة سالبة، ولذلك تكون الخطوة الثانية غير ملائمة في الطور الغازي عادة.
ليست «رغبة» بلا وحدات
الألفة الإلكترونية طاقة لعملية محددة، لا درجة وصفية. يمكن التعبير عنها بـeV لكل ذرة أو kJ mol⁻¹.
الاتجاهات والاستثناءات
يميل اكتساب الإلكترون إلى أن يصبح أكثر ملاءمة عبر الدورة، لكن البنية الدقيقة لتحت الأغلفة قد تزيح عناصر عن منحنى بسيط.
نحو الهالوجينات
ارتفاع Z_eff واقتراب إكمال غلاف p يجعل الهالوجينات تطلق طاقة كبيرة عند اكتساب إلكترون واحد.
Mg وغازات نبيلة
في Mg يكون 3s ممتلئًا، فيدخل الإلكترون الجديد 3p الأعلى طاقة؛ وفي الغاز النبيل يجب بدء غلاف جديد، فتكون الإضافة غير ملائمة.
N نصف الممتلئ
التوزيع 2p³ في N نصف ممتلئ؛ الإلكترون الجديد يجب أن يزدوج في مدار p مشغول، فيزيد التنافر ويجعل الألفة أقل ملاءمة من توقع اتجاه أملس.
الارتباط بالكيمياء الحقيقية
الألفة الإلكترونية لبنة ذرية مهمة لكنها ليست وحدها طاقة تكوين مركب أو جهد اختزال في محلول.
F مقابل Cl
على الرغم من صغر F وجذبه القوي، فإن 2p المدمج يسبب تنافرًا أكبر للإلكترون القادم. لذلك تكون الألفة الأولى للكلور أكثر ملاءمة قليلًا من الفلور.
الأكاسيد والانتقال الثاني
يمكن أن يكون O²⁻ مستقرًا في البلورات رغم أن اكتساب O⁻ إلكترونًا ثانيًا غير ملائم غازيًا، لأن طاقة الشبكة والتآثرات الأخرى تعوض التكلفة.
دورات بورن–هابر
في دورة بورن–هابر تدخل طاقات التأين والألفة الإلكترونية وتفكك الروابط وطاقة الشبكة معًا. نجاح تكوين الملح يعتمد على مجموع هذه الحدود.
ليست جهد اختزال
جهد القطب يتضمن المذيب والروابط والتركيز وعمليات متعددة الجسيمات. الألفة الإلكترونية تخص ذرة غازية منفردة فقط.
القياس والوحدات
غالبًا تُستخلص الألفة من العملية العكسية: نزع إلكترون من الأنيون بالضوء وقياس طاقة العتبة، ثم ربطها بطاقة ارتباط الإلكترون الزائد.
الانفصال الضوئي
في photodetachment يمتص X⁻ فوتونًا ويخرج إلكترونًا. أقل طاقة فوتون تسمح بالعملية تعطي معلومات مباشرة عن ارتباط ذلك الإلكترون.
لماذا الطور الغازي
المذيب أو الشبكة البلورية يضيف استقرارًا كبيرًا للأيون. لذلك يجب عزل الذرة أو الأنيون في الغاز لقياس الخاصية الذرية نفسها.
مقياس eV وkJ mol⁻¹
1 eV لكل جسيم ≈96.5 kJ mol⁻¹. قيمة نحو 3.6 eV للكلور تقابل تقريبًا 347 kJ mol⁻¹ من الطاقة المنطلقة وفق الاصطلاح الموجب المستخدم هنا.
توضح الألفة الإلكترونية أيضًا أهمية التمييز بين خاصية الذرة المنفردة والبيئة الكيميائية. قد تكون خطوة اكتساب إلكترون غير ملائمة في الغاز، ثم تصبح العملية الكلية شديدة الملاءمة في بلورة أو محلول بسبب طاقة الشبكة أو الإماهة. لذلك تُستخدم الألفة كحد في ميزانية طاقة أوسع، لا كحكم منفرد على التفاعل.
تمارين محلولة
F أم Cl؟
أيّهما يملك ألفة إلكترونية أولى أكثر ملاءمة، F أم Cl؟
الحل
Cl قليلًا؛ ازدحام مدار 2p الصغير في F يزيد تنافر الإلكترون القادم.
النيتروجين
لماذا ينحرف N عن اتجاه يزداد بسلاسة عبر الدورة؟
الحل
لأن 2p³ نصف ممتلئ، والإلكترون الإضافي يجب أن يزدوج مع إلكترون موجود فيزيد التنافر.
O²⁻
كيف يكون O²⁻ شائعًا في البلورات إذا كانت الإضافة الثانية غير ملائمة في الغاز؟
الحل
طاقة الشبكة وغيرها من حدود الطاقة في البلورة يمكن أن تعوض تكلفة الإضافة الثانية؛ الألفة الذرية ليست الميزانية الكاملة.