Elektronenaffiniteit

Wanneer een elektron wordt toegevoegd aan een gasvormig atoom, wordt een verandering in energie waargenomen die elektronenaffiniteit wordt genoemd. Elektronenaffiniteit meet het gemak van het verkrijgen van een elektron door een atoom. De elektronenaffiniteit van chloor is bijvoorbeeld 348, 6 kilojoules per mol.

Het minteken geeft aan dat het een exotherme verandering is. Argon heeft echter een positieve elektronenaffiniteit, wat aangeeft dat voor de vorming van een argonanion energie moet worden geleverd. In het algemeen geldt:hoe groter de aantrekkingskracht tussen een atoom en een toegevoegd elektron, hoe negatiever de elektronenaffiniteit.

Elektronenaffiniteiten, vergelijkbaar met ionisatie-energieën, vertonen trends in het periodiek systeem. Als je in groep 1 naar beneden gaat, neemt de atomaire grootte toe naarmate de elektronen hogere hoofdkwantumgetallen bezetten. Binnenkomende elektronen ondervinden daarom minder nucleaire aantrekkingskracht, wat leidt tot minder negatieve elektronenaffiniteiten.

Er zijn echter uitzonderingen. In halogenen heeft chloor een negatievere elektronenaffiniteitswaarde dan fluor. Maar waarom?

Fluor is het kleinste atoom van de halogenen en een binnenkomend elektron ervaart een aanzienlijke afstoting van de reeds aanwezige elektronen. In het chloride-anion wordt het nieuwe elektron echter toegevoegd aan de derde schil, waardoor het meer ruimte inneemt. Dit vermindert de elektronen-elektronenafstotingen, waardoor het aantrekkelijker wordt voor een elektron om te worden aangetrokken.

Over het algemeen worden elektronenaffiniteiten, verplaasend binnen een periode, negatiever. Halogenen hebben de meest negatieve elektronenaffiniteiten, omdat het binnenkomende elektron helpt bij het bereiken van edelgasconfiguraties. Ter vergelijking:edelgassen hebben een volledig gevulde schil.

Het binnenkomende elektron moet worden ondergebracht in het hogere hoofdenergieniveau, dat energetisch ongunstig is. De elektronenaffiniteiten voor deze elementen zijn dus positief. Groep 2 toont uitzonderingen.

De elektronenconfiguratie geeft aan dat het binnenkomende elektron een hogere energie-subschil moet binnengaan. De waarden van de elektronenaffiniteit zijn dus of positief, of minder exotherm. Interessant is dat groep 15 minder negatieve elektronenaffiniteiten heeft dan groep 14.

Vergelijk fosfor en silicium. In tegenstelling tot silicium heeft fosfor een halfgevulde p-subschil en moet het binnenkomende elektron worden gepaard met een elektron dat zich al in de p-orbitaal bevindt. Dit zou de elektronen-elektronenafstoting vergroten en is daarom een energetisch ongunstig proces, wat ook tot uiting komt in de minder negatieve elektronenaffiniteit in vergelijking met silicium.