Elektronenaffinitéit
D’Elektronenaffinitéit stellt eng schmuel, mee informativ Fro: wéi eng Energieännerung trëtt op, wann eng Elektron un en neutralt, isoléiert Gas-Atom ugeholl gëtt? Kärunzéiung begënschtegt d’Uhuele; Ofschiermung, Orbitalgréisst an Elektron–Elektron-Ofstoussung wierken dogéint. D’Konkurrenz féiert zu engem periodesche Muster mat bedeitende Ofwäichungen.
Definitioun a periodescht Muster
Definitioun a Virzeechekonventioun
Déi éischt Elektronenuelung ass X(g) + e⁻ → X⁻(g). Et ginn zwou üblech Konventiounen. Verschidden Tabelle ginn déi fräigesaten Energie positiv un; thermo-chemesch Tabelle benotzen dacks ΔH, dat fir eng exotherm Uelung negativ ass. Hei bedeit eng positiv Elektronenaffinitéit, datt beim Uhuele vun der Elektron Energie fräigesat gëtt.
D’Gréisst gëllt fir en isoléiert Gas-Atom. Si ass net d’fräi Energie fir en Anion am Waasser ze bilden an och net d’Energie vun engem Kristall. Solvatioun a Gitter addéieren nei Energiebäiträg.
Den allgemenge Trend ass net monoton
An enger Period mécht déi klammend effektiv Kärladung d’Elektronenuelung am Allgemenge méi gënschteg, besonnesch Richtung Halogenen. Mee déi zousätzlech Elektron muss och en disponibelen Orbitalzoustand fannen. Wann si Paarbildung an enger kompakter Ënnerschuel erzwingt oder eng méi héich Schuel ufänke muss, kënnen Ofstoussung an Orbitalenergie de simplen Trend lokal ëmdréinen.
Fluor géint Chlor
Dofir gëtt beim Cl ongeféier 3,6 eV fräigesat, beim F ronn 3,3 eV, obwuel Fluor méi kleng a méi riets ass. D’kompakt 2p-Schuel vum F verstäerkt d’Elektron–Elektron-Ofstoussung. Stickstoff mat hallfgefëlltem 2p³ huet eng vill manner gënschteg Uelung, well déi nei Elektron e Paar bilde muss.
Vun isoléierten Atomer zu ionesche Feststoffer
Éischt an zweet Elektronenuelung sinn net gläich
Eng zweet Elektron muss un en scho negativt Ion ugeholl ginn: X⁻(g) + e⁻ → X²⁻(g). An der Gasphase ass dëse Schrëtt ëmmer energetesch ongënschteg, well déi kommend Elektron vum Anion ofgestouss gëtt.
Trotzdeem si Ione wéi O²⁻ an S²⁻ a ville ionesche Feststoffer stabil. D’Bildung vum Kristallgitter bitt eng staark elektrostatesch Stabiliséierung, déi déi ongënschteg zweet Gasphase-Uelung kompenséiere kann. Eng atomar Elektronenaffinitéit entscheet also net eleng iwwer d’Stabilitéit vun enger Verbindung.
Born–Haber-Zyklen an Energiebilanz
D’Bildung vun engem ionesche Feststoff kann an Atomiséierung, Ioniséierung, Elektronenuelung a Gitterbildung opgedeelt ginn. D’Elektronenaffinitéit ass nëmmen ee Begrëff an dëser Bilanz. Ioniséierungsenergie, Gitterenergie, Stöchiometrie an alternativ Strukture spillen all eng Roll.
Moossung an Interpretatioun
Wat dës Gréisst seet — a wat net
Nëtzlech fir
Gasatomer ze vergläichen, déi eng Elektron ophuelen; Halogenen, periodesch Trends a Born–Haber-Zyklen ze interpretéieren.
Eleng net genuch fir
Déi ganz Reaktivitéit, Bindungstyp, Stabilitéit am Waasser oder e bevorzugten Oxidatiounszoustand virauszesoen.
Photodetachement moosst de Réckprozess
Et ass schwéier direkt ze observéieren, wéi eng fräi Elektron un en neutralt Atom bind. Eng wichteg experimentell Method studéiert de Réckprozess: beim Photodetachement hëlt Liicht déi extra Elektron aus engem negativen Ion ewech. D’Schwellenenergie vum Photon weist d’Bindungsenergie vun där Elektron an domat, bei konsequenter Virzeechekonventioun, d’Affinitéit vum neutralen Atom.
Gasphase-Moossunge si wichteg, well Léisungsmëttel a Kristaller Ladunge weider stabiliséieren. D’Elektronenaffinitéit vun engem isoléierte Chloratom ass net déi selwecht thermodynamesch Gréisst wéi d’Bildung vu Cl⁻ am Waasser.
Elektronenaffinitéit, Elektronegativitéit a Redoxpotential beäntweren aner Froen
Elektronenaffinitéit ass eng Gasphase-Energie fir eng Elektron un en Atom ze bannen. Elektronegativitéit beschreift d’Unzéiung op Elektronendicht an enger chemescher Bindung. En Elektrodenpotential enthält zousätzlech Solvatioun, molekular Bindungen, Ionen an déi fräi Energie vun enger kompletter Reaktioun. Déi Gréisste kënnen net direkt anenee ëmgerechent ginn.
Energieskala
Elektronenaffinitéite ginn dacks an eV pro Atom oder kJ mol⁻¹ uginn. 1 eV pro Partikel entsprécht ongeféier 96,5 kJ mol⁻¹. Dat verbënnt spektroskopesch an thermo-chemesch Energieskalen.
D’Muster liesen amplaz Ausnamen auswenneg ze léieren
Eng Period liesen ouni e Zickzack auswenneg ze léieren
An der drëtter Period gëtt Elektronenuelung am Allgemenge méi gënschteg Richtung Chlor, mee Mg, P an Ar weisen Ofwäichunge wéinst vollen oder hallfvollen Ënnerschuelen oder well eng méi héich Schuel ugefaange muss ginn. D’Elektronenkonfiguratioun erkläert dës Punkte besser wéi eng Lëscht vun Ausnamen.
Verbindung mat Ionen, Oxidatioun a Reduktioun
D’Elektronenaffinitéit hëlleft ze verstoen, firwat Halogene liicht −1-Anione bilden, mee si prognostizéiert net déi ganz Reaktivitéit. En Oxidatiounszoustand an enger richteger Substanz ergëtt sech aus der Energiebilanz vun der ganzer Substanz, net aus enger eenzeger Atomgréisst.
Übungen
F oder Cl
Bei wéi engem Atom gëtt bei der éischter Elektronenuelung méi Energie fräigesat, F oder Cl?
Léisung
Beim Cl, liicht méi. D’2p-Schuel vum F ass ganz kompakt, sou datt d’Elektron–Elektron-Ofstoussung staark ass an en Deel vun der méi staarker Kärunzéiung kompenséiert.
Stickstoff
Firwat ass déi éischt Elektronenaffinitéit vum N vill manner gënschteg wéi en einfachen Trend no riets géif erwaarden?
Léisung
N huet eng hallfgefëllten 2p³-Ënnerschuel. Déi zousätzlech Elektron muss an engem scho besate p-Orbital e Paar bilden a bréngt zousätzlech Ofstoussung.
Oxid am Kristall
Wéi kann O²⁻ an engem Feststoff stabil sinn, wann déi zweet Gasphase-Uelung un O⁻ ongënschteg ass?
Léisung
D’Bildung vum Ionegitter stabiliséiert d’Ladunge ganz staark. Dës Gitterenergie kann d’Käschte vun der zweeter Gasphase-Uelung kompenséieren.