电子亲和能

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引言

电子亲和能是指向一个孤立原子中加入一个电子过程中的能量变化。添加电子并形成阴离子的能力指的是电子亲和力。元素发生这种能量变化或电子添加是由于获得稳定的电子构型。这里，氯通过添加一个电子来获得稳定的八隅体。

电子亲和力和负离子或阴离子主要属于元素周期表中的第6族和第7族。根据元素的大小和核电荷，其值可以为负值或正值。例如

族	元素	电子亲和能
6	硫	-200 KJ/mol
7	氯	-349 KJ/mol

从以上数据可以看出，在氯和硫中，氯的电子亲和能更负，因为它释放的能量最大。另一方面，硫的电子亲和能为负，但小于氯。这是因为氯需要一个电子来达到惰性气体构型，而硫需要两个电子。虽然氯很容易**增加一个电子**来获得稳定性，但与添加两个电子的硫相比，它**释放的能量更多**，并且变得**更负**。只有当需要大量能量来添加电子时，元素才具有正电子亲和能。

什么是元素的电子亲和能？

它指的是元素获得一个电子形成阴离子时的焓变或能量变化。它是向孤立的气态原子添加一个电子时释放或吸收的能量。用Δ_egH表示。释放的能量越多，元素的电子亲和能越大。在氟和氯中，氯具有更高的负电子亲和能值。这是因为氯的最外层壳层有更大的空间容纳进入的电子或添加的电子，并释放最大的能量。

影响电子亲和能的因素

影响元素电子亲和能的各种因素是：

原子大小

随着原子大小的增加，电子亲和能降低。原子的较大尺寸降低了原子核对进入电子的吸引力，因为原子核和最外层壳层之间的距离增加了。

电子构型

稳定的构型元素具有半充满和全充满的亚壳层。对于那些需要在其最外层壳层中添加电子以达到最大稳定性的元素，其电子亲和能将更高。

有效核电荷

电子亲和能直接取决于核电荷。原子的有效核电荷是进入电子所经历的总正电荷量。随着有效核电荷的增加，电子亲和能也增加。

周期中的电子亲和能

因素	周期中的趋势	原因
由于原子大小引起的电子亲和能。	它变得越来越负。	在周期中，随着同一壳层中电子的增加，大小减小，因此由于原子尺寸减小，对最外层电子的吸引力增加。因此，电子亲和能也增加（负值）。
由于有效核电荷引起的电子亲和能。	它变得更负。	在周期中，核电荷增加，因此对添加电子的吸引力也增加。因此，电子亲和能也增加（负值）。

族中的电子亲和能

因素	族中的趋势	原因
由于原子大小引起的电子亲和能。	从上到下，它变得不那么负。	向下移动一组，元素的原子大小增加，因为新壳层的增加。因此，原子核和最后一层之间的距离也会增加。这降低了对进入电子的吸引力。因此，电子亲和能降低或不那么负。
由于有效核电荷引起的电子亲和能。	从上到下，它变得不那么负。	向下移动一组，由于屏蔽效应的增加，元素的有效核电荷降低。因此，电子亲和能降低或不那么负。

电子亲和力的测量和用途

电子亲和力是一种定量方法，用于测量电子添加到中性原子形成带负电荷离子的容易程度，从而释放能量。它仅适用于气态原子，因为固体和液体的状态由于与其他分子和原子的接触而改变了其能级。

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

• 在化学反应或过程中，释放的能量以负值表示。它也被称为放热过程。它用符号E_ea或EA表示。单位用kJ/mol表示。因此，它的测量：

• **第一电子亲和能**- 当中性原子添加第一个电子时，它会释放能量，并且它的第一个值为负值。

  $$\mathrm{O(g) + e^{-}\rightarrow O^-+ 能量 \:\:\:第一电子亲和能= -142 kJ/mol.}$$

• **第二电子亲和能**- 当带负电的离子添加另一个电子时，它需要大量的能量。附着过程中释放的能量被添加新电子克服，因此第二电子亲和能变得**不那么负或为正**。

  $$\mathrm{O_g^- + e^{- }\rightarrow O^{2-} (g)+ 能量 , \:\:\: 第二电子亲和能= +844 kJ/mol.}$$

  正电子亲和能是由于添加了第二个电子并释放了大量的能量。对于氧气，第二个电子亲和能很高，因为施加了进入狭小且电子密度高的空间的大力。

• 通过向最外层壳层添加一个电子来计算元素的电子亲和能具有负值或较不负的值，因为向下移动一组时，元素的大小增加，因此需要更多能量来添加电子，从而使E_ea不那么负。以下是数据：

元素	电子亲和能 (kJ/mol)
氟	-333
氯	-348
溴	-324
碘	-295
砹	-270.1

电子亲和力的用途

• 它有助于识别作为电子受体或供体的分子或原子。

• 它有助于识别参与电荷转移反应的反应物。

• 它有助于识别分子的化学硬度。

• 它有助于识别电化学势。

单电子还原

还原过程是获得电子或添加电子以在元素上形成负电荷。获得电子的原子被认为被还原了一个电子。

结论

电子亲和能是在向中性原子添加额外电子时释放的能量。另一方面，电子亲和力是元素添加电子形成阴离子的趋势。在添加电子或第一电子亲和能中，为了获得稳定性而释放的能量具有负值。释放的能量越多，电子亲和能或负值越大。然而，在向阴离子添加第二个电子期间，由于电子数量较多而存在的排斥力导致需要大量能量，并且使该值不那么负或为正。

常见问题

1. 为什么金属的电子亲和能为正？

金属倾向于失去电子以获得稳定的构型。因此，需要大量的能量或外部能量来添加电子，因此它们的电子亲和能将为正。

2. 为什么在电子亲和能中释放能量？

当向中性或孤立的气态原子添加电子以形成阴离子时，会释放能量。向中性原子中添加电子使其稳定，这种电子的添加会释放能量。

3. 为什么惰性气体的电子亲和能为正？

惰性气体具有稳定的构型，并且其最外层壳层已完全占据。添加电子需要大量的能量，因此电子亲和能变为正。

4. 电子亲和力是物理性质还是化学性质？

向孤立元素中添加电子是一种**物理性质**，它会影响化学性质。

5. 电子亲和力是放热的吗？

在添加电子的过程中，元素会释放大量能量以获得稳定性。这种能量的释放称为放热过程。因此，它是放热的。