Afinitat electrònica

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

L'afinitat electrònica o electroafinitat d'una molècula o d'un àtom és l'intercanvi d'energia quan s'afegeix un electró a un àtom neutre per formar un negatiu. Aquesta propietat només es pot mesurar en un àtom en estat gasós.

X + e → X

L'afinitat electrònica, Eea, es defineix com a positiva quan l'ió resultant és de més baixa energia, és a dir que és un procés exotèrmic que allibera energia:

Eea = Einitial − Efinal

Alternativament, l'afinitat electrònica sovint es descriu com la quantitat d'energia requerida per separar un ió negatiu d'un electró d'una sola càrrega,[1] per exemple, l'intercanvi d'energia en el procés:

X → X + e

Una molècula o àtom que té una afinitat electrònica positiva sovint s'anomena acceptor d'electrons i pot comportar reaccions de transferència de càrrega.

Afinitats electròniques dels elements[modifica | modifica el codi]

Malgrat que Eea varien molt al llarg de la taula periòdica, sorgeixen alguns patrons en els elments. Els no-metalls tenen Eea més positiva que els metalls. Els àtoms els anions dels quals són més estable que els àtoms neutres teen Eea més gran. El clor atrau més fortament electrons extres; mercuri atrau més feblement un electró extra. Les afinitats electròniques dels gasos nobles no s'han mesurat de manera concloent, per tant ells poden o no poden tenir valors lleugerament negatius.

Eea generalment s'incrementa a través del la filera en la taula periòdica. Això és a causa de l'ompliment de la capa de valència en l'àtom; un grup àtom 7A allibera més energia que un grup àtom 1A quan guanya un electró perquè obté una capa de valència i per tant és més estable.

Es pot esperar la tendència de la disminució d'Eea anant cap avall de la taula periòdica. Però un contraexemple es troba en el grup 2A, i aquesta tendència només s'aplica al grup d'àtoms 1A. L'afinitat electrònica segueix la tendència d'electronegativitat. El fluor (F) té una afinitat electrònica més alta que l'oxigen etcètera.

Les dades següents s'expressen en kJ/mol. Els elements marcats amb un asterisc s'espera que tinguin afinitats electròniques properes al zero en mecànica quàntica.

Grup 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Període
1 H
73[2]
He
*
2 Li
60[3]
Be
*
B
27[4]
C
122[5]
N
*
O
141[6]
F
328[7]
Ne
*
3 Na
53[6]
Mg
*
Al
42[8]
Si
134[5][7]
P
72[6]
S
200[9]
Cl
349[10]
Ar
*
4 K
48[11]
Ca
2[12]
Sc
18[13]
Ti
8[14]
V
51[6]
Cr
65[15]
Mn
*
Fe
15[16]
Co
64[17]
Ni
112[17]
Cu
119[15]
Zn
*
Ga
41[18]
Ge
119[5]
As
79[19]
Se
195[20]
Br
324[21]
Kr
*
5 Rb
47[22]
Sr
5[23]
Y
30[13]
Zr
41[6]
Nb
86[6]
Mo
72[15]
Tc
*
Ru
101[24]
Rh
110[17]
Pd
54[17]
Ag
126[15]
Cd
*
In
39[25]
Sn
107[5]
Sb
101[26]
Te
190[6]
I
295[10]
Xe
*
6 Cs
45[4]
Ba
14[27]
Lu
 
Hf
 
Ta
31[6]
W
79[6]
Re
*
Os
104[28]
Ir
150[29]
Pt
205[29]
Au
223[6]
Hg
*
Tl
36[30]
Pb
35[6]
Bi
91[31]
Po
At
Rn
*
7 Fr
Ra
 
Lr
 
Rf
 
Db
 
Sg
 
Bh
 
Hs
 
Mt
 
Ds
 
Rg
 
Cn
 
Uut
 
Uuq
 
Uup
 
Uuh
 
Uus
 
Uuo
 
Taula periòdica dels elements d'afinitats electròniques, en KJ/mol

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2a ed. ("The Gold Book") (1997). Versió corregida en línia:  (2006–) "Electron affinity" (en anglès).
  2. Lykke, K.R.; Murray, K.K.; Lineberger, W.C. (1991). Threshold Photodetachment of H. Phys. Rev. A 43:6104–7. doi:10.1103/PhysRevA.43.6104
  3. Haeffler, G.; Hanstorp, G.; Kiyan, I.; Klinkmüller, A.E.; Ljungblad, U.; Pegg, D.J. (1996a). Electron affinity of Li: A state-selective measurement. Phys. Rev. A 53:4127–31 doi:10.1103/PhysRevA.53.4127 .
  4. 4,0 4,1 Scheer, M.; Bilodeau, R.C.; Haugen, H.K. (1998). Negative ion of boron: An experimental study of the 3P ground state. Phys. Rev. Lett. 80:2562–65 doi:10.1103/PhysRevLett.80.2562 .
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 Scheer, M.; Bilodeau, R.C.; Brodie, C.A.; Haugen, H.K. (1998a). Systematic study of the stable states of C, Si, Ge, and Sn via infrared laser spectroscopy. Phys. Rev. A 58:2844–56 doi:10.1103/PhysRevA.58.2844 .
  6. 6,00 6,01 6,02 6,03 6,04 6,05 6,06 6,07 6,08 6,09 6,10 Hotop, H.; Lineberger, W.C. (1985). "Binding energies in atomic negative ions. II". Journal of Physical and Chemical Reference Data 14:731 doi:10.1063/1.555735 .
  7. 7,0 7,1 Blondel, C.; Delsart, C.; Goldfarb, F. (2001). Electron spectrometry at the μeV level and the electron affinities of Si and F. Journal of Physics B 34:L281–88 doi:10.1088/0953-4075/34/9/101 .
  8. Scheer, M.; Bilodeau, RC; Thogresen, J.; Haugen, HK (1998b). Threshold Photodetachment of Al: Electron Affinity and Fine Structure. Phys. Rev. A 57:R1493–96 doi:10.1103/PhysRevA.57.R1493 .
  9. Blondel, C. (1995). "Recent experimental achievements with negative ions". Physica Scripta T58:31 doi:10.1088/0031-8949/1995/T58/004 .
  10. 10,0 10,1 Moore, C.E. (1970). National Standard Reference Data Series 34, Washington: National Bureau of Standards, U.S. Government Printing Office.
  11. Andersson, K.T.; Sandstrom, J.; Kiyan, I.Y.; Hanstorp, D.; Pegg, D.J. (2000). Measurement of the electron affinity of potassium. Phys. Rev. A 62:022503 doi:10.1103/PhysRevA.62.022503 .
  12. Petrunin, V.V.; Andersen, H.H.; Balling, P.; Andersen, T. (1996). Structural Properties of the Negative Calcium Ion: Binding Energies and Fine-structure Splitting. Phys. Rev. Lett. 76:744–47 doi:10.1103/PhysRevLett.76.744 .
  13. 13,0 13,1 Feigerle, C.S.; Herman, Z.; Lineberger, W.C. (1981). Laser Photoelectron Spectroscopy of Sc- and Y-: A Determination of the Order of Electron Filling in Transition Metal Anions. Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 23:441–50 doi:10.1016/0368-2048(81)85050-5
  14. Ilin, R.N.; Sakharov, V.I.; Serenkov, I.T. (1987). "Study of Titanium Negative Ion Using Method of Electron Detachment by an Electric Field". Optics and Spectroscopy (USSR) 62:578.
  15. 15,0 15,1 15,2 15,3 Bilodeau, R.C.; Scheer, M.; Haugen, H.K. (1998). Infrared Laser Photodetachment of Transition Metal Negative Ions: Studies on Cr, Mo, Cu, and Ag. Journal of Physics B 31:3885–91 doi:10.1088/0953-4075/31/17/013 .
  16. Leopold, D.G.; Lineberger, W.C. (1986). A study of the low-lying electronic states of Fe2 and Co2 by negative ion photoelectron spectroscopy. Journal of Chemical Physics 85:51–55 doi:10.1063/1.451630 .
  17. 17,0 17,1 17,2 17,3 Scheer, M.; Brodie, C.A.; Bilodeau, R.C.; Haugen, H.K. (1998c). Laser spectroscopic measurements of binding energies and fine-structure splittings of Co, Ni, Rh, and Pd. Phys. Rev. A 58:2051–62 doi:10.1103/PhysRevA.58.2051
  18. Williams, W.W.; Carpenter, D.L.; Covington, A.M.; Koepnick, M.C.; Calabrese, D.; Thompson, J.S. (1998a). Laser photodetachment electron spectrometry of Ga. Journal of Physics B 31:L341–45 doi:10.1088/0953-4075/31/8/003 .
  19. Lippa, T.P.; Xu, S.J.; Lyapustina, S.A.; Nilles, J.M.; Bowen, K.H. (1998). Photoelectron spectroscopy of As, As2, As3, As4, and As5. Journal of Chemical Physics 109:10727–31 doi:10.1063/1.477771 .
  20. Vandevraye, M.;Drag, C.; Blondel, C. (2012). Electron affinity of selenium measured by photodetachment microscopy. Phys. Rev. A 85:015401 doi:10.1103/PhysRevA.85.015401 .
  21. Blondel, C.; Cacciani, P.; Delsart, C.; Trainham, R. (1989). High Resolution Determination of the Electron Affinity of Fluorine and Bromine using Crossed Ion and Laser Beams. Phys. Rev. A 40:3698–3701 doi:10.1103/PhysRevA.40.3698 .
  22. Frey, P.; Breyer, F.; Hotop, H. (1978). High Resolutions Photodetachment from the Rubidium Negative Ion around the Rb(5p½) Threshold. Journal of Physics B 11:L589–94 doi:10.1088/0022-3700/11/19/005 .
  23. Andersen, H.H.; Petrunin, V.V.; Kristensen, P.; Andersen, T. (1997). Structural properties of the negative strontium ion: Binding energy and fine-structure splitting. Phys. Rev. A 55:3247–49 doi:10.1103/PhysRevA.55.3247 .
  24. Norquist, P.L.; Beck, D.R.; Bilodeau, R.C.; Scheer, M.; Srawley, R.A.; Haugen, H.K. (1999). Theoretical and experimental binding energies for the d7s2 4F levels in Ru, including calculated hyperfine structure and M1 decay rates. Phys. Rev. A 59:1896–1902 doi:10.1103/PhysRevA.59.1896 .
  25. Williams, W.W.; Carpenter, D.L.; Covington, A.M.; Thompson, J.S.; Kvale, T.J.; Seely, D.G. (1998b). Fine-Structure-Resolved Laser Photodetachment Electron Spectroscopy of In. Phys. Rev. A 58:3582–84 doi:10.1103/PhysRevA.58.3582 .
  26. Scheer, M.; Haugen, H.K.; Beck, D.R. (1997). Single- and Multiphoton Infrared Laser Spectroscopy of Sb: A Case Study. Phys. Rev. Lett. 79:4104–7 doi:10.1103/PhysRevLett.79.4104 .
  27. Petrunin, V.V.; Volstad, J.D.; Balling, P.; Kristensen, K.; Andersen, T. (1995). Resonant Ionization Spectroscopy of Ba: Metastable and Stable Ions. Phys. Rev. Lett. 75:1911–14 doi:10.1103/PhysRevLett.75.1911 .
  28. Bilodeau, R.C.; Haugen, H.K. (2000). "Experimental studies of Os: Observation of a bound-bound electric dipole transition in an atomic negative ion". Phys. Rev. Lett. 85:534–37 doi:10.1103/PhysRevLett.85.534 .
  29. 29,0 29,1 Bilodeau, R.C.; Scheer, M.; Haugen, H.K.; Brooks, R.L. (1999). Near-threshold Laser Spectroscopy of Iridium and Platinum Negative Ions: Electron Affinities and the Threshold Law. Phys. Rev. A 61:012505 doi:10.1103/PhysRevA.61.012505 .
  30. Carpenter, D.L.; Covington, A.M.; Thompson J.S. (2000). Laser Photodetachment Electron Spectroscopy of Tl. Phys. Rev. A 61:042501 doi:10.1103/PhysRevA.61.042501 .
  31. Bilodeau, R.C.; Haugen, H.K. (2001). "Electron affinity of Bi using infrared laser photodetachment threshold spectroscopy". Phys. Rev. A 64:024501 doi:10.1103/PhysRevA.64.024501 .

Bibliografia[modifica | modifica el codi]

  • Tro, Nivaldo J. (2008). Chemistry: A Molecular Approach (2nd Edn.). New Jersey: Pearson Prentice Hall ISBN 0-13-100065-9. pp. 348–349.

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]