Электронное сродство и электроотрицательность элементов

Введение

Ранее было установлено, что атомы могут отдавать электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы. Способность атома отдавать электроны характеризуется энергией ионизации.

Однако в химических реакциях атомы не только теряют, но и присоединяют электроны.

Способность атома принимать электроны характеризуется двумя важными величинами:

• электронным сродством;
• электроотрицательностью.

Эти понятия помогают объяснить образование химической связи, различия между металлами и неметаллами, а также закономерности изменения свойств элементов в Периодической системе.

---

Электронное сродство

Электронное сродство — это энергетический эффект, сопровождающий присоединение одного электрона к нейтральному атому в газообразном состоянии.

Общий процесс можно записать следующим образом:

X + e⁻ → X⁻

При присоединении электрона образуется отрицательно заряженный ион.

Электронное сродство показывает, насколько сильно атом стремится присоединить дополнительный электрон.

• Чем больше энергии выделяется при присоединении электрона, тем выше электронное сродство элемента.
• Чем легче атом принимает электрон, тем сильнее выражены его неметаллические свойства.

---

Примеры электронного сродства

Хлор

Cl + e⁻ → Cl⁻

Процесс сопровождается выделением значительного количества энергии.

Поэтому хлор обладает высоким электронным сродством.

Фтор

F + e⁻ → F⁻

Фтор также легко присоединяет электрон и является одним из сильнейших окислителей.

---

Факторы, влияющие на электронное сродство

Величина электронного сродства зависит от нескольких факторов.

1. Заряд ядра

Чем больше положительный заряд ядра, тем сильнее притяжение дополнительного электрона.

2. Радиус атома

Чем меньше атомный радиус, тем ближе электрон находится к ядру и тем сильнее притягивается.

3. Электронная конфигурация

Особенно устойчивыми являются:

• завершённые электронные оболочки;
• полностью заполненные подуровни;
• наполовину заполненные подуровни.

Поэтому некоторые элементы плохо присоединяют дополнительные электроны.

---

Изменение электронного сродства в Периодической системе

В периодах

При движении слева направо электронное сродство обычно возрастает.

Причины

• увеличивается заряд ядра;
• уменьшается атомный радиус;
• усиливается притяжение дополнительного электрона.

В группах

При движении сверху вниз электронное сродство обычно уменьшается.

Причины

• увеличивается радиус атома;
• возрастает экранирование;
• ослабляется притяжение дополнительного электрона.

---

Электронное сродство благородных газов

Благородные газы обладают завершёнными внешними электронными оболочками.

Примеры электронных конфигураций

He — 1s²
Ne — 2s²2p⁶
Ar — 3s²3p⁶

Поэтому присоединение дополнительного электрона энергетически невыгодно.

Их электронное сродство близко к нулю или имеет отрицательное значение.

---

Электроотрицательность

Электроотрицательность (ЭО) — способность атома в составе химической связи притягивать к себе общие электронные пары.

В отличие от электронного сродства электроотрицательность рассматривается не для отдельного атома, а для атома в химическом соединении.

Понятие электроотрицательности было введено американским химиком Лайнусом Полингом.

---

Электроотрицательность в химической связи

При образовании химической связи электронная пара принадлежит сразу двум атомам.

Однако атомы притягивают её с различной силой.

Пример: молекула HCl

H — Cl

Хлор сильнее притягивает общую электронную пару, поэтому на его атоме возникает частичный отрицательный заряд:

Hδ⁺ — Clδ⁻

Наиболее распространённой является шкала Полинга. На ней максимальное значение имеет фтор.

---

Изменение электроотрицательности в Периодической системе

В периодах

Слева направо электроотрицательность увеличивается.

Причины

• увеличивается заряд ядра;
• уменьшается радиус атома;
• возрастает способность притягивать электроны.

В группах

Сверху вниз электроотрицательность уменьшается.

Причины

• увеличивается радиус атома;
• усиливается экранирование;
• ослабевает притяжение внешних электронов.

---

Связь электроотрицательности с типом химической связи

Разность электроотрицательностей позволяет определить характер химической связи.

Ковалентная неполярная связь

Разность ЭО близка к нулю.

Примеры

H₂
O₂
Cl₂

Ковалентная полярная связь

Разность ЭО небольшая.

Примеры

HCl
H₂O
NH₃

Ионная связь

Разность ЭО велика.

Примеры

NaCl
KBr
MgO

---

Взаимосвязь энергии ионизации, электронного сродства и электроотрицательности

Эти три характеристики тесно связаны между собой.

У неметаллов

• высокая энергия ионизации;
• высокое электронное сродство;
• высокая электроотрицательность.

У металлов

• низкая энергия ионизации;
• низкое электронное сродство;
• низкая электроотрицательность.

Именно поэтому металлы обычно отдают электроны, а неметаллы их принимают.

---

Практическое значение электронного сродства и электроотрицательности

Знание электронного сродства и электроотрицательности позволяет:

• объяснять образование химических связей;
• прогнозировать химическую активность элементов;
• определять полярность молекул;
• объяснять кислотно-основные свойства веществ;
• предсказывать направление химических реакций.

---

Главное запомнить

Электронное сродство

• характеризует способность атома присоединять электрон;
• связано с образованием отрицательных ионов;
• возрастает слева направо в периоде;
• уменьшается сверху вниз в группе.

Электроотрицательность

• характеризует способность атома притягивать общие электронные пары;
• максимальна у фтора;
• возрастает слева направо в периоде;
• уменьшается сверху вниз в группе.

Общая закономерность

У неметаллов:

• высокая энергия ионизации;
• высокое электронное сродство;
• высокая электроотрицательность.

У металлов:

• низкая энергия ионизации;
• низкое электронное сродство;
• низкая электроотрицательность.

Электронное сродство и электроотрицательность являются важнейшими характеристиками атомов и позволяют объяснить образование химических связей и закономерности изменения свойств элементов в Периодической системе.