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8.5: 电子亲和能
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Electron Affinity
 
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8.5: 电子亲和能

电子亲和能(EA)是将电子添加到气态原子形成阴离子(负离子)的能量变化。

“

此过程可以是吸热的或放热的,具体取决于元素。这些元素中的许多元素具有EA的负值,这意味着当气态原子接受电子时会释放能量。但是,对于某些元素,原子需要能量才能带负电,并且其EA的值为正。就像电离能一样,随后的EA值与形成带有更多电荷的离子有关。第二个EA是与将电子加到阴离子上形成2n相关的能量。离子,等等。 正如人们可能预言的那样,随着原子的有效核电荷增加,在一系列原子上添加电子变得更加容易。随着我们在一段时间内从左到右走动,EA趋向于变得更加消极。基于这些组的电子结构,可以理解在组2(2A),组15(5A)和组18(8A)的元素中发现的例外。第18组(8A)稀有气体具有完全填充的壳,必须将进入的电子添加到更高的 n 水平,这很难做到。第2组(2A)具有填充的 ns 子壳,因此添加的下一个电子进入更高能量的 np ,因此,再次观察到的EA值不等于趋势可以预测。最后,第15组(5A)具有一个半填充的 np 子壳,并且下一个电子必须与现有的 np 电子配对。在所有这些情况下,电子构型的初始相对稳定性破坏了EA的趋势。

人们可能期望每组顶部的原子具有最大的EA值;他们的第一个电离势表明这些原子具有最大的有效核电荷。但是,当我们向下移动一组时,我们看到该组中的 second 元素通常具有最负的EA。这可以归因于 n = 2壳的小尺寸以及由此产生的大电子-电子排斥力。例如,EA值为348kJ / mol的氯具有周期表中任何元素的最高值。氟的EA为322kJ / mol。当我们向氟原子添加电子以形成氟阴离子(F)时,我们向 n = 2壳添加电子。电子被吸引到原子核,但是在这个小价态壳层中已经存在的其他电子也产生了很大的排斥力。价原子壳中的氯原子具有相同的电子构型,但由于进入的电子进入 n = 3壳,因此它占据了相当大的空间区域,并且电子-电子斥力减少了。进入的电子没有那么多的排斥力,氯原子更容易接受额外的电子,从而产生更负的EA。

本文改编自 OpenStax 化学 2e ,第6.5节:元素属性的周期性变化。

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