Elektronová afinita
Elektronová afinita se ptá na změnu energie při připojení elektronu k izolovanému atomu v plynné fázi. V konvenci Mendeleev.com kladná hodnota znamená energii uvolněnou v procesu X(g) + e⁻ → X⁻(g). V termochemických tabulkách může být tentýž exotermický děj uveden jako záporné ΔH, takže znaménkovou konvenci je nutné vždy ověřit.
Definice a znaménko
První afinita se týká neutrálního plynného atomu. Není to elektronegativita a nepopisuje přímo atom uvnitř molekuly. Je to energie jednoho přesně definovaného děje připojení elektronu.
Dvě tabulky mohou pro stejnou fyziku uvádět opačná znaménka, jestliže jedna definuje „uvolněnou energii“ a druhá změnu entalpie systému. Číslo bez uvedené konvence je proto neúplné.
Periodický trend dává smysl, ale není hladký
Napříč periodou rostoucí Z_eff obvykle podporuje připojení elektronu, protože valenční orbital je silněji přitahován. Současně záleží na velikosti orbitalu, stínění a odpuzování elektronů.
Halogeny mívají velmi příznivé první afinity, protože další elektron uzavírá podslupku p. Vzácné plyny mají uzavřenou slupku a další elektron by musel do nové, výše položené hlavní slupky.
Převeďte energii na mol
Výjimky odhalují obsazení orbitalů
Dusík má polozaplněné 2p³. Přidaný elektron by se musel spárovat v už obsazeném orbitalu a zvýšit odpuzování, proto N vybočuje z jednoduchého trendu. Podobný efekt nastává u zaplněných podslupek s.
Chlor má příznivější první afinitu než fluor, přestože fluor leží výše ve skupině. Velmi kompaktní oblast 2p fluoru vytváří silné odpuzování pro přicházející elektron; prostornější 3p chloru poskytne výhodnější bilanci.
Druhý elektron je jiný proces
Druhé připojení má tvar X⁻(g) + e⁻ → X²⁻(g). Elektron se přidává k již zápornému iontu, takže v plynné fázi je tento krok energeticky nevýhodný kvůli elektrostatickému odpuzování.
To neznamená, že ionty O²⁻ nebo S²⁻ nemohou být stabilní v pevných látkách. Mřížková energie, solvatace a ostatní kroky úplné reakce mohou nepříznivý druhý plynný krok více než vykompenzovat.
Nezaměňujte s elektronegativitou ani redukčním potenciálem
Elektronegativita je škála přitažlivosti vazebných elektronů v chemickém prostředí. Elektronová afinita je změna energie izolovaného plynného atomu. Obě veličiny souvisejí s elektronovou strukturou, ale nejsou zaměnitelné.
Standardní redukční potenciál patří celé poloreakci za určených podmínek a souvisí s volnou energií. Zahrnuje vazby, solvataci, fáze a často více elektronů; nelze jej předpovědět pouze z atomové afinity.
Řešené příklady
1. F nebo Cl?
Řešení
Cl. Velmi kompaktní orbital 2p fluoru zvyšuje odpuzování přidaného elektronu; větší orbital 3p chloru dává příznivější bilanci.
2. Proč dusík vybočuje z trendu?
Řešení
N má polozaplněné 2p³. Přidaný elektron se musí začít párovat, takže roste odpuzování elektron–elektron.
3. Jak může existovat O²⁻?
Řešení
Druhé plynné připojení je nevýhodné, ale mřížková energie nebo solvatace může učinit celý proces tvorby sloučeniny energeticky příznivým.