電子親和能

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引言

電子親和能是指向一個孤立原子中加入一個電子過程中的能量變化。新增電子並形成陰離子的能力指的是電子親和力。元素髮生這種能量變化或電子新增是由於獲得穩定的電子構型。這裡，氯透過新增一個電子來獲得穩定的八隅體。

電子親和力和負離子或陰離子主要屬於元素週期表中的第6族和第7族。根據元素的大小和核電荷，其值可以為負值或正值。例如

族	元素	電子親和能
6	硫	-200 KJ/mol
7	氯	-349 KJ/mol

從以上資料可以看出，在氯和硫中，氯的電子親和能更負，因為它釋放的能量最大。另一方面，硫的電子親和能為負，但小於氯。這是因為氯需要一個電子來達到惰性氣體構型，而硫需要兩個電子。雖然氯很容易**增加一個電子**來獲得穩定性，但與新增兩個電子的硫相比，它**釋放的能量更多**，並且變得**更負**。只有當需要大量能量來新增電子時，元素才具有正電子親和能。

什麼是元素的電子親和能？

它指的是元素獲得一個電子形成陰離子時的焓變或能量變化。它是向孤立的氣態原子新增一個電子時釋放或吸收的能量。用Δ_egH表示。釋放的能量越多，元素的電子親和能越大。在氟和氯中，氯具有更高的負電子親和能值。這是因為氯的最外層殼層有更大的空間容納進入的電子或新增的電子，並釋放最大的能量。

影響電子親和能的因素

影響元素電子親和能的各種因素是：

原子大小

隨著原子大小的增加，電子親和能降低。原子的較大尺寸降低了原子核對進入電子的吸引力，因為原子核和最外層殼層之間的距離增加了。

電子構型

穩定的構型元素具有半充滿和全充滿的亞殼層。對於那些需要在其最外層殼層中新增電子以達到最大穩定性的元素，其電子親和能將更高。

有效核電荷

電子親和能直接取決於核電荷。原子的有效核電荷是進入電子所經歷的總正電荷量。隨著有效核電荷的增加，電子親和能也增加。

週期中的電子親和能

因素	週期中的趨勢	原因
由於原子大小引起的電子親和能。	它變得越來越負。	在週期中，隨著同一殼層中電子的增加，大小減小，因此由於原子尺寸減小，對最外層電子的吸引力增加。因此，電子親和能也增加（負值）。
由於有效核電荷引起的電子親和能。	它變得更負。	在週期中，核電荷增加，因此對新增電子的吸引力也增加。因此，電子親和能也增加（負值）。

族中的電子親和能

因素	族中的趨勢	原因
由於原子大小引起的電子親和能。	從上到下，它變得不那麼負。	向下移動一組，元素的原子大小增加，因為新殼層的增加。因此，原子核和最後一層之間的距離也會增加。這降低了對進入電子的吸引力。因此，電子親和能降低或不那麼負。
由於有效核電荷引起的電子親和能。	從上到下，它變得不那麼負。	向下移動一組，由於遮蔽效應的增加，元素的有效核電荷降低。因此，電子親和能降低或不那麼負。

電子親和力的測量和用途

電子親和力是一種定量方法，用於測量電子新增到中性原子形成帶負電荷離子的容易程度，從而釋放能量。它僅適用於氣態原子，因為固體和液體的狀態由於與其他分子和原子的接觸而改變了其能級。

$$\mathrm{Cl + e^{- }\rightarrow Cl^{- }+ 能量 }$$

• 在化學反應或過程中，釋放的能量以負值表示。它也被稱為放熱過程。它用符號E_ea或EA表示。單位用kJ/mol表示。因此，它的測量：

• **第一電子親和能**- 當中性原子新增第一個電子時，它會釋放能量，並且它的第一個值為負值。

  $$\mathrm{O(g) + e^{-}\rightarrow O^-+ 能量 \:\:\:第一電子親和能= -142 kJ/mol.}$$

• **第二電子親和能**- 當帶負電的離子新增另一個電子時，它需要大量的能量。附著過程中釋放的能量被新增新電子克服，因此第二電子親和能變得**不那麼負或為正**。

  $$\mathrm{O_g^- + e^{- }\rightarrow O^{2-} (g)+ 能量 , \:\:\: 第二電子親和能= +844 kJ/mol.}$$

  正電子親和能是由於添加了第二個電子並釋放了大量的能量。對於氧氣，第二個電子親和能很高，因為施加了進入狹小且電子密度高的空間的大力。

• 透過向最外層殼層新增一個電子來計算元素的電子親和能具有負值或較不負的值，因為向下移動一組時，元素的大小增加，因此需要更多能量來新增電子，從而使E_ea不那麼負。以下是資料：

元素	電子親和能 (kJ/mol)
氟	-333
氯	-348
溴	-324
碘	-295
砈	-270.1

電子親和力的用途

• 它有助於識別作為電子受體或供體的分子或原子。

• 它有助於識別參與電荷轉移反應的反應物。

• 它有助於識別分子的化學硬度。

• 它有助於識別電化學勢。

單電子還原

還原過程是獲得電子或新增電子以在元素上形成負電荷。獲得電子的原子被認為被還原了一個電子。

結論

電子親和能是在向中性原子新增額外電子時釋放的能量。另一方面，電子親和力是元素新增電子形成陰離子的趨勢。在新增電子或第一電子親和能中，為了獲得穩定性而釋放的能量具有負值。釋放的能量越多，電子親和能或負值越大。然而，在向陰離子新增第二個電子期間，由於電子數量較多而存在的排斥力導致需要大量能量，並且使該值不那麼負或為正。

常見問題

1. 為什麼金屬的電子親和能為正？

金屬傾向於失去電子以獲得穩定的構型。因此，需要大量的能量或外部能量來新增電子，因此它們的電子親和能將為正。

2. 為什麼在電子親和能中釋放能量？

當向中性或孤立的氣態原子新增電子以形成陰離子時，會釋放能量。向中性原子中新增電子使其穩定，這種電子的新增會釋放能量。

3. 為什麼惰性氣體的電子親和能為正？

惰性氣體具有穩定的構型，並且其最外層殼層已完全佔據。新增電子需要大量的能量，因此電子親和能變為正。

4. 電子親和力是物理性質還是化學性質？

向孤立元素中新增電子是一種**物理性質**，它會影響化學性質。

5. 電子親和力是放熱的嗎？

在新增電子的過程中，元素會釋放大量能量以獲得穩定性。這種能量的釋放稱為放熱過程。因此，它是放熱的。