ÁI LỰC CỦA ĐIỆN TỬ: BIẾN THỂ BẢNG TUẦN HOÀN VÀ CÁC VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2026

Các mối quan hệ điện tử hoặc điện ái lực là thước đo sự thay đổi năng lượng của một nguyên tử trong pha khí khi nó kết hợp một electron để vỏ hóa trị của nó. Khi nguyên tử A đã thu được electron, anion A ^- có thể ổn định hoặc không bền hơn trạng thái cơ bản của nó. Do đó, phản ứng này có thể thu nhiệt hoặc tỏa nhiệt.

Theo quy ước, khi độ lợi của electron là thu nhiệt, một dấu dương "+" được gán cho giá trị ái lực của electron; Mặt khác, nếu nó tỏa nhiệt - tức là nó giải phóng năng lượng - giá trị này được cho là một dấu âm "-". Các giá trị này được biểu thị bằng những đơn vị nào? Tính bằng kJ / mol, hoặc eV / nguyên tử.

Nếu nguyên tố ở trong pha lỏng hoặc pha rắn, các nguyên tử của nó sẽ tương tác với nhau. Điều này sẽ làm cho năng lượng được hấp thụ hoặc giải phóng, do độ lợi điện tử, bị phân tán giữa tất cả những thứ này, tạo ra kết quả không đáng tin cậy.

Ngược lại, trong pha khí chúng được giả định là cô lập; nói cách khác, chúng không tương tác với bất cứ thứ gì. Vậy các nguyên tử tham gia phản ứng này là: A (g) và A ^- (g). Ở đây (g) biểu thị rằng nguyên tử đang ở trong pha khí.

Mối quan hệ điện tử thứ nhất và thứ hai

Đầu tiên

Phản ứng khuếch đại điện tử có thể được biểu diễn như sau:

A (g) + e ^- => A ^- (g) + E hoặc A (g) + e ^- + E => A ^- (g)

Trong phương trình đầu tiên, E (năng lượng) được tìm thấy dưới dạng tích ở bên trái của mũi tên; và trong phương trình thứ hai, năng lượng được tính là phản ứng, nằm ở phía bên phải. Nghĩa là, giá trị thứ nhất tương ứng với độ lợi điện tử tỏa nhiệt và điểm thứ hai tương ứng với độ lợi điện tử thu nhiệt.

Tuy nhiên, trong cả hai trường hợp, chỉ có một electron được thêm vào lớp vỏ hóa trị của nguyên tử A.

Thứ hai

Cũng có thể, một khi ion âm A ^{- được hình thành} , nó sẽ hấp thụ một điện tử khác:

A ^- (g) + e ^- => A ^2– (g)

Tuy nhiên, các giá trị của ái lực điện tử thứ hai là dương, vì lực đẩy tĩnh điện giữa ion âm A ^- và điện tử e tới ^- phải được khắc phục .

Điều gì quyết định rằng một nguyên tử ở thể khí "nhận" một electron tốt hơn? Câu trả lời về cơ bản được tìm thấy trong hạt nhân, trong tác dụng che chắn của các lớp vỏ điện tử bên trong và lớp vỏ hóa trị.

Ái lực của electron thay đổi như thế nào trong bảng tuần hoàn

Trong hình trên, các mũi tên màu đỏ chỉ ra các hướng mà ái lực điện tử của các phần tử tăng lên. Từ đó, ái lực của điện tử có thể được hiểu là một trong những tính chất tuần hoàn, với đặc thù là nó có nhiều ngoại lệ.

Ái lực electron tăng dần qua các nhóm và cũng tăng từ trái sang phải dọc theo bảng tuần hoàn, đặc biệt là xung quanh nguyên tử flo. Tính chất này liên quan chặt chẽ đến bán kính nguyên tử và mức năng lượng của các obitan của nó.

Thay đổi theo lõi và hiệu ứng che chắn

Hạt nhân có proton, là những hạt mang điện dương tác dụng lực hút lên các electron trong nguyên tử. Các electron càng gần hạt nhân thì lực hút mà chúng cảm nhận được càng lớn. Do đó, khi khoảng cách từ hạt nhân đến các electron càng tăng thì lực hấp dẫn càng giảm.

Hơn nữa, các điện tử ở lớp vỏ bên trong giúp "che chắn" tác động của hạt nhân lên các điện tử ở lớp vỏ ngoài cùng: các điện tử hóa trị.

Điều này là do chính lực đẩy điện tử giữa các điện tích âm của chúng. Tuy nhiên, hiệu ứng này bị phản tác dụng bằng cách tăng số nguyên tử Z.

Làm thế nào ở trên liên quan đến ái lực điện tử? Nguyên tử A ở thể khí sẽ có xu hướng nhận điện tử lớn hơn và tạo thành các ion âm bền khi tác dụng che chắn lớn hơn lực đẩy giữa điện tử tới và các điện tử của lớp vỏ hóa trị.

Điều ngược lại xảy ra khi các điện tử ở rất xa hạt nhân và lực đẩy giữa chúng không làm ảnh hưởng đến độ lợi điện tử.

Ví dụ, giảm dần trong một nhóm sẽ "mở ra" các mức năng lượng mới, làm tăng khoảng cách giữa hạt nhân và các electron bên ngoài. Chính vì lý do này mà khi bạn di chuyển lên các nhóm, các mối quan hệ điện tử tăng lên.

Sự biến đổi theo cấu hình electron

Tất cả các obitan đều có mức năng lượng của chúng, vì vậy nếu electron mới chiếm một obitan năng lượng cao hơn, thì nguyên tử sẽ cần phải hấp thụ năng lượng để điều này có thể thực hiện được.

Hơn nữa, cách thức mà các điện tử chiếm giữ các obitan có thể có lợi hoặc không có lợi cho sự tăng điện tử, do đó phân biệt sự khác biệt giữa các nguyên tử.

Ví dụ, nếu tất cả các electron chưa ghép đôi trong obitan p, thì việc đưa vào một electron mới sẽ gây ra sự hình thành một cặp đã ghép đôi, tác dụng lực đẩy lên các electron khác.

Đây là trường hợp của nguyên tử nitơ, có ái lực electron (8kJ / mol) thấp hơn so với nguyên tử cacbon (-122kJ / mol).

Ví dụ

ví dụ 1

Ái lực điện tử thứ nhất và thứ hai đối với oxy là:

O (g) + e ^- => O ^- (g) + (141kJ / mol)

O ^- (g) + e ^- + (780kJ / mol) => O ^2– (g)

Cấu hình electron của O là 1s ² 2s ² 2p ⁴ . Đã có cặp êlectron ghép đôi, không thắng được lực hút của hạt nhân; do đó, độ lợi điện tử giải phóng năng lượng sau khi ion O ^- ổn định được hình thành .

Tuy nhiên, mặc dù O ^2– có cấu hình giống như neon khí quý, lực đẩy điện tử của nó vượt quá lực hấp dẫn của hạt nhân, và cần cung cấp năng lượng để cho phép điện tử đi vào.

Ví dụ 2

Nếu so sánh các ái lực điện tử của các nguyên tố thuộc nhóm 17, sẽ thu được kết quả sau:

F (g) + e ^- = F ^- (g) + (328 kJ / mol)

Cl (g) + e ^- = Cl ^- (g) + (349 kJ / mol)

Br (g) + e ^- = Br ^- (g) + (325 kJ / mol)

I (g) + e ^- = I ^- (g) + (295 kJ / mol)

Từ trên xuống dưới - giảm dần trong nhóm - bán kính nguyên tử tăng lên, cũng như khoảng cách giữa hạt nhân và các electron bên ngoài. Điều này gây ra sự gia tăng các mối quan hệ điện tử; tuy nhiên, flo, chất nên có giá trị cao nhất, nhiều hơn clo.

Tại sao? Sự bất thường này chứng tỏ ảnh hưởng của lực đẩy điện tử đối với lực hấp dẫn và độ che chắn thấp.

Bởi vì nó là một nguyên tử rất nhỏ, flo "ngưng tụ" tất cả các điện tử của nó thành một thể tích nhỏ, gây ra lực đẩy lớn hơn đối với điện tử tới, không giống như các đồng loại của nó (Cl, Br và I).

Người giới thiệu

1. Hóa học LibreTexts. Ái lực điện tử. Truy cập ngày 4 tháng 6 năm 2018, từ: chem.libretexts.org
2. Jim Clark. (2012). Ái lực điện tử. Được lấy vào ngày 4 tháng 6 năm 2018, từ: chemguide.co.uk
3. Carl R. Nave. Các mối quan hệ của electron của các nguyên tố nhóm chính. Được truy cập vào ngày 4 tháng 6 năm 2018, từ: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
4. GS N. De Leon. Ái lực điện tử. Được lấy vào ngày 4 tháng 6 năm 2018, từ: iun.edu
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 27 tháng 5 năm 2016). Định nghĩa ái lực điện tử. Được lấy vào ngày 4 tháng 6 năm 2018, từ: thinkco.com
6. Cdang. (3 tháng 10 năm 2011). Bảng tuần hoàn ái lực electron. . Truy cập ngày 04 tháng 6 năm 2018, từ: commons.wikimedia.org
7. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Hóa học. (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Learning, tr 227-229.
8. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ. (Tái bản lần thứ tư., Tr. 29). Đồi Mc Graw.