Електронна спорідненість
Електронна спорідненість описує енергетичну зміну при приєднанні електрона до газофазного атома. Ключова пастка — знак: одні джерела подають як додатну величину енергію, що виділяється, інші — термодинамічне ΔE процесу, де екзотермічний результат має від’ємний знак.
Дві конвенції знака
Для процесу A(g)+e⁻→A⁻(g) енергетична зміна може бути записана як від’ємне ΔE, якщо енергія виділяється. У багатьох таблицях натомість наводять позитивну величину виділеної енергії. Порівнювати числа без визначення знака небезпечно.
Загальний тренд
Зі зростанням Z_eff приєднання електрона часто стає вигіднішим вздовж періоду. Проте тренд менш гладкий, ніж для іонізації, через заповнення підоболонок, парування та особливо стабільні конфігурації.
Галогени
Галогену бракує одного електрона до заповненої p-підоболонки, тому приєднання електрона часто сильно вигідне. Але точний порядок у групі залежить від розміру орбіталі та електрон-електронного відштовхування.
Благородні гази
Заповнена оболонка означає, що новий електрон мусить зайняти вищий рівень. Тому просте утворення аніонів благородних газів енергетично невигідне.
Друга спорідненість
Додати електрон до вже негативного іона значно важче через кулонівське відштовхування. Саме тому друга електронна спорідненість зазвичай потребує енергії.
Чому існують O²⁻ і S²⁻
Стабільність іона в кристалі не визначається лише газофазним кроком. Енергія решітки може сильно стабілізувати заряд і зробити повний цикл утворення солі вигідним.
Не електронегативність
Електронна спорідненість — енергетична характеристика конкретного газофазного процесу. Електронегативність — шкала притягання електронної густини в хімічному зв’язку. Це пов’язані, але різні поняття.
Як читати таблицю
Перед використанням значення перевірте одиниці, знак і напрям процесу. Саме ця проста звичка усуває більшість суперечностей між різними довідниками.
Чому хлор може випереджати фтор
Проста інтуїція могла б очікувати найбільшу спорідненість у найменшого галогену. Але дуже компактна 2p-область фтору вже має високу електронну густину, тому додатковий електрон відчуває сильне відштовхування. У просторішій 3p-області хлору цей штраф менший. Це хороший приклад того, як конкуренція Z_eff і електрон-електронного відштовхування створює локальний виняток без руйнування загальної періодичної логіки.
Вправа
Чому O²⁻ може бути стабільним у кристалі, якщо друге приєднання електрона до O⁻ у газі невигідне?
Розв’язання
Тому що повний енергетичний баланс включає сильну стабілізацію кристалічною решіткою.