Elektronski afinitet

Elektronski afinitet pita kolika je promjena energije kada se elektron veže na izolirani atom u plinskoj fazi. Prema konvenciji Mendeleev.com pozitivna vrijednost znači energiju oslobođenu u procesu X(g) + e⁻ → X⁻(g). U termokemijskim tablicama isti egzotermni proces može biti zapisan kao negativni ΔH, pa predznačnu konvenciju uvijek treba provjeriti.

N: 2p3O: 2p4F: 2p5↑↑↑↑↓↑↑↑↓↑↓↑2p32p42p5

Definicija i predznak

Prvi afinitet odnosi se na neutralni plinski atom. Nije elektronegativnost i ne opisuje izravno atom u molekuli. To je energetska promjena jednog točno definiranog procesa vezanja elektrona.

Dvije tablice mogu za istu fiziku navesti suprotne predznake ako jedna definira „oslobođenu energiju“, a druga promjenu entalpije sustava. Broj bez navedene konvencije zato je nepotpun.

Periodni trend ima smisla, ali nije gladak

Preko periode rastući Z_eff obično pogoduje vezanju elektrona jer se valenčna orbitala jače privlači. Istodobno su važni veličina orbitale, zasjenjenje i odbijanje elektron–elektron.

Halogeni obično imaju vrlo povoljne prve afinitete jer dodatni elektron zatvara podljusku p. Plemeniti plinovi imaju zatvorenu ljusku i sljedeći elektron morao bi ući u novu, višu glavnu ljusku.

Pretvori energiju na mol

Iznimke otkrivaju zauzeće orbitala

Dušik ima polupopunjenu 2p³. Dodani elektron morao bi se spariti u već zauzetoj orbitali i povećati odbijanje, pa N odstupa od jednostavnog trenda. Sličan učinak javlja se kod popunjenih s podljuski.

Klor ima povoljniji prvi afinitet od fluora iako je fluor više u skupini. Vrlo kompaktno područje 2p fluora stvara snažno odbijanje za dolazni elektron; prostranija 3p orbitala klora daje povoljniju bilancu.

Drugi elektron je drugačiji proces

Drugo primanje ima oblik X⁻(g) + e⁻ → X²⁻(g). Elektron se dodaje već negativnom ionu, pa je u plinskoj fazi taj korak energetski nepovoljan zbog elektrostatskog odbijanja.

To ne znači da ioni O²⁻ ili S²⁻ ne mogu biti stabilni u čvrstim tvarima. Energija rešetke, solvatacija i ostali koraci pune reakcije mogu više nego nadoknaditi nepovoljan drugi plinski korak.

Ne miješajte s elektronegativnošću ni redukcijskim potencijalom

Elektronegativnost je ljestvica privlačenja veznih elektrona u kemijskom okolišu. Elektronski afinitet je promjena energije izoliranog plinskog atoma. Obje veličine odražavaju elektronsku strukturu, ali nisu zamjenjive.

Standardni redukcijski potencijal pripada cijeloj polureakciji u određenim uvjetima i povezan je sa slobodnom energijom. Uključuje veze, solvataciju, agregatna stanja i često više elektrona; ne može se predvidjeti samo iz atomskog afiniteta.

Riješeni primjeri

1. F ili Cl?

Rješenje

Cl. Vrlo kompaktna orbitala 2p fluora povećava odbijanje dodatnog elektrona; veća orbitala 3p klora daje povoljniju bilancu.

2. Zašto dušik odstupa od trenda?

Rješenje

N ima polupopunjenu 2p³. Dodani elektron mora se početi sparivati, pa raste odbijanje elektron–elektron.

3. Kako može postojati O²⁻?

Rješenje

Drugo plinsko primanje je nepovoljno, ali energija rešetke ili solvatacija može cijeli proces stvaranja spoja učiniti energetski povoljnim.