Elektronska afiniteta
Elektronska afiniteta sprašuje po spremembi energije pri vezavi elektrona na izoliran atom v plinski fazi. Po konvenciji Mendeleev.com pozitivna vrednost pomeni energijo, sproščeno v procesu X(g) + e⁻ → X⁻(g). V termokemijskih tabelah je isti eksotermni proces lahko zapisan kot negativni ΔH, zato moramo vedno preveriti predznačno konvencijo.
Definicija in predznak
Prva afiniteta se nanaša na nevtralen plinski atom. Ni elektronegativnost in ne opisuje neposredno atoma v molekuli. Je energijska sprememba enega natančno določenega procesa vezave elektrona.
Dve tabeli lahko za isto fiziko podata nasprotna predznaka, če ena definira „sproščeno energijo“, druga pa spremembo entalpije sistema. Številka brez navedene konvencije je zato nepopolna.
Periodni trend je smiseln, vendar ni gladek
Po periodi naraščajoči Z_eff navadno ugodno vpliva na vezavo elektrona, ker je valenčna orbitala močneje privlačena. Hkrati so pomembni velikost orbitale, zasenčenje in odboj elektron–elektron.
Halogeni imajo navadno zelo ugodne prve afinitete, ker dodatni elektron zapre podlupino p. Žlahtni plini imajo zaprto lupino in naslednji elektron bi moral vstopiti v novo, višjo glavno lupino.
Pretvori energijo na mol
Izjeme razkrivajo zasedenost orbital
Dušik ima polzapolnjeno 2p³. Dodani elektron bi se moral spariti v že zasedeni orbitali in povečati odboj, zato N odstopa od preprostega trenda. Podoben učinek nastane pri zapolnjenih podlupinah s.
Klor ima ugodnejšo prvo afiniteto kot fluor, čeprav je fluor više v skupini. Zelo kompaktno območje 2p fluora povzroči močan odboj za prihajajoči elektron; prostornejša orbitala 3p klora da ugodnejšo bilanco.
Drugi elektron je drugačen proces
Drugi sprejem ima obliko X⁻(g) + e⁻ → X²⁻(g). Elektron dodajamo že negativnemu ionu, zato je v plinski fazi korak energijsko neugoden zaradi elektrostatskega odboja.
To ne pomeni, da iona O²⁻ ali S²⁻ ne moreta biti stabilna v trdnih snoveh. Mrežna energija, solvatacija in drugi koraki celotne reakcije lahko neugoden drugi plinski korak več kot nadomestijo.
Ne zamenjujte z elektronegativnostjo ali redukcijskim potencialom
Elektronegativnost je lestvica privlačnosti veznih elektronov v kemijskem okolju. Elektronska afiniteta je energijska sprememba izoliranega plinskega atoma. Obe sta povezani z elektronsko strukturo, vendar nista zamenljivi.
Standardni redukcijski potencial pripada celotni polreakciji pri določenih pogojih in je povezan s prosto energijo. Vključuje vezi, solvatacijo, agregatna stanja in pogosto več elektronov; ne moremo ga napovedati samo iz atomske afinitete.
Rešeni primeri
1. F ali Cl?
Rešitev
Cl. Zelo kompaktna orbitala 2p fluora poveča odboj dodatnega elektrona; večja orbitala 3p klora daje ugodnejšo bilanco.
2. Zakaj dušik odstopa od trenda?
Rešitev
N ima polzapolnjeno 2p³. Dodani elektron se mora začeti pariti, zato se poveča odboj elektron–elektron.
3. Kako lahko obstaja O²⁻?
Rešitev
Drugi plinski sprejem je neugoden, vendar lahko mrežna energija ali solvatacija naredi celoten proces tvorbe spojine energijsko ugoden.