Ái lực điện tử

Trong hóa học, ái lực điện tử là năng lượng được một nguyên tử, trung hoà điện tích và cô lập (ở thể khí), hấp thụ khi có một điện tử được thêm vào tạo thành khí ion có điện tích -1 điện tích nguyên tố. Nó có giá trị âm khi năng lượng được nhả ra.

Đa số các nguyên tố hoá học có ái lực điện tử âm. Điều này nghĩa là chúng không cần nhận năng lượng để bắt điện tử; thay vào đó, chúng nhả ra năng lượng. Nguyên tử càng có nhiều khả năng bắt thêm các điện tử có ái lực điện tử càng âm. Clo là nguyên tố hoá học có ái lực điện tử mạnh nhất; radon có ái lực điện tử yếu nhất.

Mặc dù ái lực điện tử biến đổi khá hỗn loạn trong bảng tuần hoàn, một số quy luật vẫn có thể được phát hiện. Nói chung, phi kim có ái lực điện tử âm hơn kim loại. Tuy nhiên, các khí hiếm là ngoại lệ, chúng có ái lực điện tử dương.

Nhóm

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Chu kỳ

1

H -73

He 21

2

Li -60

Be 19

B -27

C -122

N 7

O -141

F -328

Ne 29

3

Na -53

Mg 19

Al -43

Si -134

P -72

S -200

Cl -349

Ar 35

4

K -48

Ca 10

Sc -18

Ti -8

V -51

Cr -64

Mn

Fe -16

Co -64

Ni -112

Cu -118

Zn 47

Ga -29

Ge -116

As -78

Se -195

Br -325

Kr 39

5

Rb -47

Sr

Y -30

Zr -41

Nb -86

Mo -72

Tc -53

Ru -101

Rh -110

Pd -54

Ag -126

Cd 32

In -29

Sn -116

Sb -103

Te -190

I -295

Xe 41

6

Cs -45

Ba

Lu

Hf

Ta -31

W -79

Re -14

Os -106

Ir -151

Pt -205

Au -223

Hg 61

Tl -20

Pb -35

Bi -91

Po -183

At -270

Rn 41

7

Fr -44

Ra

Lr

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Nh

Fl

Mc

Lv

Ts

Og

Bảng tuần hoàn của ái lực điện tử, theo kJ/mol

Quy luật

Ái lực điện tử tuân theo quy tắc bộ tám. Các nguyên tố nhóm 17 (flo, clo, brom, iod, và astatin) có xu hướng bắt điện tử và tạo ra anion có điện tích bằng -1 điện tích nguyên tố. Các khí hiếm trong nhóm 18 đã có đủ bộ tám, và do đó việc thêm một điện tử đòi hỏi năng lượng lớn, tuy nhiên vẫn có thể thực hiện được.

Các nguyên tố nhóm 2, bắt đầu từ beryli và nhóm 12 bắt đầu từ kẽm cũng có ái lực điện tử với giá trị dương vì chúng có vỏ s hay vỏ d đã điền đầy.

Các nguyên tố trong nhóm 15 có ái lực điện tử thấp và nitơ thậm chí có ái lực điện tử với giá trị dương. Lý do là các vỏ điện tử được điền một nửa cũng khá bền.

Ái lực điện tử có giá trị tăng lên trong cùng một hàng từ trái qua phải (do bán kính các nguyên tử giảm dần, làm gia tăng sức hút từ hạt nhân, và số điện tử trong vỏ ngoài tăng dần, khiến nguyên tử cân bằng bền hơn) trong bảng tuần hoàn và giảm đi khi đi từ trên xuống trong cùng một nhóm (do bán kính các nguyên tử và số điện tử ở vỏ ngoài tăng lên, các điện tử đẩy lẫn nhau, làm giảm mức độ cân bằng của nguyên tử).

Phân tử

Ái lực điện tử không chỉ được định nghĩa cho các nguyên tố hoá học, mà còn áp dụng cho các phân tử. Ví dụ, ái lực điện tử của benzen là dương, còn của naphtalen là gần bằng 0 và của anthracen là dương. Thí nghiệm in silico cho thấy ái lực điện tử của hexacyanobenzen mạnh hơn fullerene .

Xem thêm

• Định lý Koopmans