التجاذب الالكتروني

يمثل انجذاب الإلكترونات (EA) تغييراً في الطاقة لإضافة إلكترون إلى ذرة في حالتها الغازية لتكوين أنيون (أيون سالب).

يمكن أن تكون هذه العملية إما ماصة للحرارة أو مصدرة للحرارة، وفقاً للعنصر. تحتوي العديد من هذه العناصر على قيم سالبة لـ EA، مما يعني أن الطاقة يتم إطلاقها عندما تقبل الذرة الغازية الإلكترون. ومع ذلك، بالنسبة لبعض العناصر، فإن الطاقة مطلوبة لكي تصبح الذرة مشحونة بشكل سلبي، وقيمة EA إيجابية. وكما هي الحال مع طاقة التأين، فإن قيم EA اللاحقة ترتبط بتكوين الأيونات مع المزيد من الشحن. أما الطاقة الثانية فهي الطاقة المرتبطة بإضافة إلكترون إلى أيون لتكوين أيون 2–، وهكذا.

وكما يمكن للمرء أن يتنبأ، يصبح من الأسهل إضافة إلكترون عبر سلسلة من الذرات مع زيادة الشحن النووي الفاعل للذرات. ومع الانتقال من اليسار إلى اليمين عبر مجموعة دوريّة، تميل قيم EA إلى أن تصبح أكثر سلبية. ويمكن فهم الاستثناءات الواردة بين عناصر المجموعة 2 (2A) والمجموعة 15 (5A) والمجموعة 18 (8A) على أساس الهيكل الإلكتروني لهذه المجموعات. والغازات النبيلة، المجموعة 18 (8A)، لها غلاف مملوء تماما، ويجب إضافة الإلكترون القادم إلى مستوى أعلى من n، وهو أمر أكثر صعوبة. تحتوي المجموعة 2 (2A) على هيكل فرعي مملوء من ns، ولذلك ينتقل الإلكترون التالي إلى مستوى الطاقة الأعلى np، لذا، مرة أخرى، لا تكون قيمة EA التي تمت ملاحظتها كما يتوقع الاتجاه. وأخيراً، تحتوي المجموعة 15 (5A) على هيكل فرعي np نصف مملوء، ويجب إقران الإلكترون التالي بإلكترون np موجود. في كل هذه الحالات، يؤدي الاستقرار النسبي الأولي للتكوين الإلكتروني إلى إبطال النزعة في EA.

قد يتوقع المرء أن تكون الذرة الموجودة في أعلى كل مجموعة لها EA الأكثر سلبية ؛ وتشير قدرات التأين الأولى إلى أن هذه الذرات لها أكبر شحنات نووية فعالة. ومع ذلك، بينما نتحرك إلى أسفل مجموعة، نرى أن العنصر الثاني في المجموعة غالباً ما يكون له أعلى مستوى سلبي من EA. ويمكن أن يعزى ذلك إلى الحجم الصغير للغلاف n = 2 وما ينتج عن ذلك من عمليات كبيرة لتنافر الإلكترون-الإلكترون. على سبيل المثال، يحتوي الكلور، ذو قيمة EA التي تبلغ –348 كيلوجول/مول، على أعلى قيمة لأي عنصر في الجدول الدوري. تبلغ وحدة EA من الفلورين –322 كيلوجول/مول. عندما نضيف إلكترون إلى ذرة فلور لنكوّن أيون فلوريد (F–)، نضيف إلكترون إلى الغلاف n = 2. ينجذب الإلكترون إلى النواة، ولكن هناك أيضاً تنافر كبير من الإلكترونات الأخرى الموجودة بالفعل في هذه الحاوية الصغيرة للتكافؤ. تحتوي ذرة الكلور على نفس التوزيع الإلكتروني في غلاف التكافؤ، ولكن لأن الإلكترون الداخل يدخل في الغلاف n = 3، فإنها تحتل مساحة أكبر بكثير من الفضاء، كما تقل التنافرات الإلكترونية. إن الإلكترون الداخل لا يحصل له ذات القدر من التنافر، وتقبل ذرة الكلور إلكترونات إضافية بسهولة أكبر، الأمر الذي يؤدي إلى زيادة سلبية في EA.

هذا النص مقتبس من OpenStax Chemistry 2e, Section 6.5: Periodic Variations in Element Properties.