Электронное сродство

Когда электрон присоединяется к газообразному атому, наблюдается изменение энергии, называемое сродством к электрону. Сродство к электрону измеряет легкость связывания электрона атомом. Например, сродство к электрону хлора составляет 348, 6 килоджоулей на моль.

Отрицательный знак означает, что это экзотермическое изменение. Однако аргон имеет положительное сродство к электрону, что указывает на то, что для образования аниона аргона требуется приток энергии. В общем, чем больше притяжение между атомом и добавленным электроном, тем более отрицательно его сродство к электрону.

Сродство к электрону, подобно энергии ионизации, показывает тенденции в периодической таблице. При движении вниз по 1-й группе размер атома увеличивается, поскольку электроны занимают более высокие главные квантовые числа. Следовательно, входящие электроны испытывают меньшее ядерное притяжение, что приводит к меньшему отрицательному сродству к электрону.

Однако бывают исключения. В галогенах хлор имеет более отрицательное значение сродства к электрону, чем фтор. Но почему?

Фтор самый маленький атом из галогенов, и входящий электрон испытывает значительное отталкивание от уже имеющихся электронов. Однако в хлорид-анионе новый электрон добавляется в третью оболочку, занимающую больше места. Это уменьшает электрон-электронное отталкивание, делая прибывший электрон более притягательным.

Как правило, при переходе через период сродство к электрону становится более отрицательным. Галогены имеют самое отрицательное сродство к электрону, поскольку входящий электрон помогает достичь конфигурации благородного газа. Для сравнения:благородные газы имеют полностью заполненную оболочку.

Входящий электрон должен быть размещен на более высоком основном энергетическом уровне, что является энергетически невыгодным. Таким образом, сродство к электрону для этих элементов положительно. Во 2-й группе есть исключения.

Электронная конфигурация показывает, что входящий электрон должен войти в подуровень с более высокой энергией. Таким образом, значения сродства к электрону либо положительны, либо менее экзотермичны. Интересно, что 15-я группа имеет меньшее отрицательное сродство к электрону, чем 14-я.

Сравните фосфор и кремний. В отличие от кремния, фосфор имеет наполовину заполненный p-подуровень, и входящий электрон должен быть спарен с электроном, уже находящимся на p-орбитали. Это увеличило бы электрон-электронное отталкивание и, следовательно, является энергетически невыгодным процессом, что также отражается в меньшем отрицательном сродстве к электрону по сравнению с кремнием.