Ενθαλπία απολαβής ηλεκτρονίων

Τι είναι η ενέργεια ιονισμού;

Η ενέργεια ιονισμού είναι μια ποσότητα που αντιπροσωπεύει την ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να χάσει ένα απομονωμένο αέριο άτομο ένα ηλεκτρόνιο ενώ βρίσκεται σε θεμελιώδη κατάσταση. Η απώλεια ηλεκτρονίων έχει ως αποτέλεσμα σωματίδια που ονομάζονται κατιόντα. Για να γίνει ένα άτομο Α το ιόν Α+, απαιτείται μια ορισμένη ενέργεια (ενέργεια πρώτου ιονισμού), οι μονάδες της οποίας δίνονται σε KJ mol-1.

Υπάρχει επίσης δεύτερη ενέργεια ιονισμού. Αυτό χρησιμοποιείται για να εκφράσει την ενέργεια που απαιτείται για να ληφθεί ένα ηλεκτρόνιο από το κέλυφος σθένους. Η απομάκρυνση των ηλεκτρονίων από τα άτομα, φυσικά, απαιτεί κάποια ενέργεια. Γι' αυτό και οι ενθαλπίες των στοιχείων είναι πάντα μεγαλύτερες από το μηδέν. Η δύναμη που ασκείται από τον πυρήνα στα ηλεκτρόνια στο ίδιο κέλυφος ποικίλλει, είναι μεγαλύτερη προς το δεύτερο ηλεκτρόνιο και μικρότερη προς το πρώτο. Για το λόγο αυτό, η δεύτερη ενέργεια ιονισμού είναι εξ ορισμού μεγαλύτερη από την πρώτη.

Παράγοντες που επηρεάζουν την ενέργεια ιονισμού

Υπάρχουν ορισμένοι παράγοντες που επηρεάζουν την ενέργεια ιονισμού:

• Η έλξη ασκείται από τον πυρήνα προς τα ηλεκτρόνια και αντίστροφα.
• Η απώθηση παρατηρείται μεταξύ των ηλεκτρονίων.

Όπως αναφέρθηκε, η δύναμη από τον πυρήνα προς τα εξωτερικά ηλεκτρόνια μετριέται με τη δύναμη που ασκούν τα εσωτερικά ηλεκτρόνια, ένα είδος ασπίδας, που δημιουργείται από τα εσωτερικά ηλεκτρόνια. Για το λόγο αυτό, το ενεργό πυρηνικό φορτίο στα εξώτατα ηλεκτρόνια στα εξωτερικά κελύφη είναι μικρότερο από το πραγματικό φορτίο. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως εφέ θωράκισης. Για να το δείξουμε αυτό, ας δούμε ένα άτομο νατρίου. Στο Na, τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στην ηλεκτρονική διαμόρφωση, τα ηλεκτρόνια του πυρήνα (1s2, 2s² και 2p6) θωρακίζονται τα εξωτερικά ηλεκτρόνια τους που είναι σε 3s1 θα είναι θωρακισμένα. Αυτό το φαινόμενο αυξάνεται όταν υπάρχουν ηλεκτρόνια στα εσωτερικά τροχιακά που γεμίζουν πλήρως το υποκέλυφος.

Ενθαλπία απολαβής ηλεκτρονίων

Η ενθαλπία κέρδους ηλεκτρονίων περιγράφει την μεταβολή της ενθαλπίας όταν το άτομο αποκτά ένα ηλεκτρόνιο (και πάλι, αυτό το άτομο βρίσκεται σε ειδικές συνθήκες, όπως στην αέρια κατάσταση και στη θεμελιώδη κατάσταση). Αυτή η αντίδραση έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός ανιόντος. Η αντίδραση μπορεί να συμβεί ως εξής:

Πρώτο κέρδος ενθαλπία ηλεκτρονίων

S(g) + e- → S- (g)

Δεύτερο κέρδος ενθαλπία ηλεκτρονίων

S-(g) + e-(g) → S2- (g)

Υπάρχει μια παραλλαγή αυτής της ενθαλπίας. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί από τους ακόλουθους παράγοντες:

• Το μέγεθος των ατόμων
• Το φορτίο που ασκεί ο πυρήνας
• Η ηλεκτρονική διαμόρφωση

Σύμβολα ενθαλπίας

Οι αποδέκτες και οι δότες έχουν διαφορετικά σημάδια στην ενθαλπία. Το αρνητικό πρόσημο δείχνει ότι το άτομο είναι δέκτης και η αντίδραση απελευθερώνει ενέργεια. Αντίθετα, ένα θετικό πρόσημο σημαίνει ότι το άτομο είναι δότης και απορροφά ενέργεια 

Όταν ένα ηλεκτρόνιο γίνεται αποδεκτό, η αντίδραση μπορεί να είναι εξώθερμη ή ενδόθερμη, που σημαίνει ότι μπορεί είτε να καταναλώσει είτε να απελευθερώσει θερμότητα. Αυτή η αντίδραση είναι συνήθως εξώθερμη, με αρνητική ενθαλπία κέρδους ηλεκτρονίων. Στην περίπτωση των αλογόνων, η ενθαλπία του κέρδους ηλεκτρονίων είναι εξαιρετικά αρνητική. Επειδή ένα ηλεκτρόνιο σε ένα αλογόνο χρειάζεται μόνο ένα ηλεκτρόνιο για να φτάσει στην πλησιέστερη διαμόρφωση ευγενών αερίων, αυτό συμβαίνει. Στην περίπτωση των ευγενών αερίων, από την άλλη, αυτή η ενθαλπία είναι αρκετά θετική γιατί πρέπει να προσθέσει ένα ηλεκτρόνιο σε υψηλότερο κβαντικό επίπεδο επειδή όλα τα κελύφη είναι γεμάτα. Αυτό απαιτεί τεράστια ποσότητα ενέργειας.

Ηλεκτραρνητικότητα ή ενθαλπία απολαβής ηλεκτρονίων;

Υπάρχει ένας όρος που μπορεί να συγχέεται με την ενθαλπία κέρδους. Η ηλεκτροαρνητικότητα περιγράφει την τάση ενός ατόμου να έλκει ένα ζεύγος ηλεκτρονίων σε έναν ομοιοπολικό δεσμό. Δεν υπάρχει συγκεκριμένη μονάδα ηλεκτραρνητικότητας. Αυτό το μέτρο είναι αδιάστατο. Οι μετρήσεις ηλεκτροαρνητικότητας δίνονται σε σχέση με διαφορετικές κλίμακες. Μια τέτοια κλίμακα είναι η κλίμακα Linus Pauling, στην οποία το πιο ηλεκτραρνητικό στοιχείο είναι το φθόριο (με ηλεκτραρνητική τιμή 4,0). Στην ίδια κλίμακα, το στοιχείο με τη χαμηλότερη ηλεκτραρνητικότητα έχει τιμή 0,7 και είναι καίσιο.

Όπως αναφέρθηκε στην προηγούμενη παράγραφο, οι ομοιοπολικοί δεσμοί διαμεσολαβούνται από ηλεκτραρνητικότητα. Στην πραγματικότητα, καθορίζει την ισχύ του ομοιοπολικού δεσμού μεταξύ δύο ατόμων. Είναι η διαφορά μεταξύ των ηλεκτραρνητικοτήτων των διαφορετικών ατόμων που επηρεάζονται περισσότερο. Επομένως, όταν ο δεσμός είναι μεταξύ δύο ίσων μονοπύρηνων ατόμων, η ηλεκτραρνητικότητα λέγεται καθαρή, αφού είναι η ίδια μεταξύ τους. Παραδείγματα είναι το οξυγόνο ή το διμοριακό υδρογόνο.

Όταν τα δύο είδη είναι διαφορετικά, δημιουργείται μια πόλωση στον δεσμό. Αυτό συμβαίνει ξεκάθαρα επειδή ένα από τα άτομα είναι πιο ηλεκτραρνητικό από το άλλο, πράγμα που σημαίνει ότι τα ηλεκτρόνια θα είναι πιο κοντά σε αυτό το άτομο και όχι στο άλλο. Αυτό δίνει ένα μερικό φορτίο σε καθένα από τα άτομα, δίνοντας πολικότητες στον χημικό δεσμό.