Afinitas elektron

Definisi dan pola periodik

Definisi dan konvensi tanda

Proses penangkapan pertama adalah X(g)+e⁻→X⁻(g). Pada Mendeleev, untuk perbandingan afinitas elektron digunakan konvensi bahwa energi yang dilepaskan bernilai positif; tabel termokimia dapat menuliskan proses eksotermik yang sama sebagai ΔH negatif. Nilai harus selalu dibaca bersama konvensi tandanya.

Afinitas elektron adalah besaran atom gas terisolasi dan berbeda dari keelektronegatifan dalam ikatan.

Tren periodik dan pengecualian

Sepanjang periode, peningkatan Z_eff umumnya membuat penangkapan elektron lebih menguntungkan. Ke bawah golongan, orbital lebih besar dan perisai lebih kuat melemahkan tarikan. Golongan 2, 15, dan gas mulia menyimpang karena pengisian subkulit yang khusus stabil.

F dan Cl

Walaupun F lebih elektronegatif, afinitas elektron pertama Cl lebih menguntungkan. Elektron baru pada F masuk ke wilayah 2p yang sangat kompak dan mengalami tolakan antarelektron besar; wilayah 3p Cl lebih luas dan kurang sesak.

Dari atom terisolasi ke padatan ionik

Penangkapan elektron pertama dan kedua

Penangkapan kedua X⁻(g)+e⁻→X²⁻(g) selalu tidak menguntungkan dalam fase gas karena elektron datang ditolak ion negatif. Namun O²⁻ dan S²⁻ stabil dalam kristal ionik berkat tarikan elektrostatik kuat dengan kation.

Siklus Born–Haber dan padatan ionik

Pembentukan kristal melibatkan beberapa tahap energi: atomisasi, ionisasi, penangkapan elektron, dan pembentukan kisi. Afinitas elektron hanyalah satu suku dalam neraca total; nilai yang menguntungkan saja tidak membuktikan suatu senyawa pasti terbentuk.

Pengukuran dan penafsiran

Apa yang dapat dan tidak dapat disimpulkan

Afinitas elektron berguna untuk membandingkan atom gas yang menerima satu elektron, menjelaskan perilaku halogen, memeriksa tren periodik, dan menganalisis siklus Born–Haber; tetapi tidak cukup untuk meramalkan seluruh reaktivitas, jenis ikatan, atau kestabilan dalam larutan.

Berguna

Membandingkan energi penangkapan satu elektron dalam fase gas dan menghubungkan struktur elektron dengan satu tahap termokimia.

Tidak cukup bila berdiri sendiri

Reaksi nyata juga melibatkan pemutusan ikatan, solvasi, energi kisi, pasangan ion, dan kinetika.

Bagaimana afinitas elektron diukur

Penangkapan langsung elektron bebas sulit diamati, sehingga sering dipelajari proses baliknya: fotodetachment. Energi foton ambang yang melepaskan elektron dari ion negatif memberikan energi ikat elektron tambahan.

Angka membuat pengecualian lebih konkret

Cl melepaskan sekitar 3,6 eV saat menerima elektron, F sekitar 3,3 eV; N jauh kurang menguntungkan karena 2p³ setengah terisi, sedangkan gas mulia harus menempatkan elektron baru pada kulit utama yang lebih tinggi.

Satuan energi dan skala perbandingan

1 eV/partikel ≈ 96,5 kJ mol⁻¹. Jadi 3,6 eV pada Cl setara kira-kira 350 kJ mol⁻¹ yang dilepaskan, tetapi tetap hanya satu bagian dari neraca energi kimia keseluruhan.

Menggunakan afinitas elektron

Membaca periode 3 tanpa menghafal zigzag

Na 3s¹ menerima elektron dengan cukup menguntungkan; Mg sudah 3s² sehingga elektron berikutnya harus masuk 3p dan prosesnya jauh kurang menguntungkan. Al mulai mengisi 3p sehingga kembali lebih menguntungkan. Dari Si menuju Cl, Z_eff yang meningkat umumnya mendukung penangkapan, tetapi P 3p³ dan S menunjukkan pengaruh pemasangan. Cl melengkapi 3p⁶, sedangkan Ar memiliki kulit tertutup sehingga elektron baru harus masuk kulit berikutnya.

Hubungan dengan ion, oksidasi, dan reduksi

Afinitas elektron membantu menjelaskan mengapa halogen mudah membentuk X⁻, tetapi potensial reduksi standar adalah besaran energi bebas untuk setengah-reaksi lengkap yang juga mencakup solvasi, perubahan ikatan, dan suku lain. Ia tidak dapat diprediksi langsung dari afinitas elektron atom.

Latihan

F atau Cl

Mana yang memiliki afinitas elektron pertama lebih menguntungkan?

Nitrogen

Mengapa N menyimpang dari tren mulus sepanjang periode?

Oksida

Mengapa O²⁻ umum dalam kristal walaupun penangkapan elektron gas yang kedua tidak menguntungkan?