电子亲和能

电子亲和能

1基本介绍

定义

电子亲和能，顾名思义电子之间亲和作用的能量。

气态原子（基态）获得一电子成为-1价气态离子时所放出的能量，叫做电子亲和能。

在半导体物理中，是指各个原子中心获得电子的能力的大小。一般可以用Li获取一个电子和失去一个电子的能量之和作为标准。

原子的电子亲和能的标准定义是指在0.0K下的气相中,原子和电子反应生成负离子时所释放的能量。(Electron Affinities of Atoms)

一个基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子所放出的能量称为第一电子亲和能，以EA1表示，依次也有EA2、EA3等等。

A（g）+ e－→ A－（g）<0

元素的第一电子亲和能越大，表示元素由气态原子得到电子生成负离子的倾向越大，该金属非金属性越强。影响电子亲和能大小的因素与电离能相同，即原子半径、有效核电荷和原子的电子构型。它的变化趋势与电离能相似，具有大的电离能的元素一般电子亲和能也很大。缘由

一元素或化合物X 的电子亲合能（或电子亲和势或电子亲和力）Eea 等于该物质的-1 价离子失去一个电子，变成基态原子或化合物时所需吸收的能量。

X− → X + e−X 的电子亲合能越大，它夺取电子的能力（或称“非金属性”）越强，越靠近周期表右侧。氯元素的电子亲合能最大

2测定

对于原子而言，一个中性原子获得一个电子而成为负离子时所放出的能量，就是原子的亲和能。

定义：用反应式表示：

第一电子亲和能的变化规律

内元素的第一电子亲和能随着原子序数的增加而降低(也即形成负离子时释放的能量越来越少)。由于氟不符合这一规律，我们将在后边的例子中对它进行单独的说明。

电子亲和能是衡量原子核与外来电子之间吸引力的指标。原子核与外来电子之间的吸引力越强，则释放的能量也就越多。

哪些因素能影响原子核与外来电子间的吸引力呢？这些因素跟影响电离能大小的因素是相同的——原子的电荷、电子与原子核之间的距离、屏蔽。

随着族内元素原子序数的增加，元素的核电荷随之增加，但其电子也增加，增加的电子所产生的屏蔽将抵销核电荷的增加。无论是哪个7族元素，它们的外层电子都通通都感受到来自原子核7+ 电荷的吸引力。

例如，氟(F)的电子排布为1s2s2px2py2pz。其的原子核有9个质子。

外来电子进入第2能级，并由两个1s 电子屏蔽。外来电子所感受到的净吸引力为7+个电荷(9个质子减去2个屏蔽电子)。

相比之下，氯(Cl)的电子排布为1s2s2p3s3px3py3pz。其原子核有17个质子。

但外来电子仍感受到7+电荷(17个质子减去第一与第二能级共10个电子的屏蔽) 的净吸引力。

这样，原子核与外来电子之间的距离便成为决定性因素了，随着族内元素原子序数的增加，原子核与外来电子之间的距离也越来越远(原子半径越来越大)，它们间的吸引力越来越小，释放的能量(电子亲和能)越来越少。

（1）同一周期主族元素，由左至右，原子半径逐渐减少，所以电子亲和能逐渐增大。

（2）同一主族元素中，原子半径由上至下是增大的，所以电子亲和能逐渐减小。

（3）副族元素原子的电子亲和能数据较少，变化规律不明显。电子亲和能与原子半径、电子构型有关。

电子亲和能的大小表示原子结合电子的难易，而原子结合电子的能力标志着元素非金属性的强弱。一般来说，原子的电子亲和能（负值越大），元素的非金属性越强。但不能单凭电子亲和能来判断元素的非金属性。另外，由于电子亲和能的数据较少，可靠性较差，一般不会单独使用。

3特点

电子亲和能有如下特点：

（1）大多数元素原子的第一电子亲和能是负值，少数是正值。这一点与电离能不同。（2）第一亲和能值较小，与电离能相比，元素的第一电子亲和能的绝对值要小得多。（3）第二电子亲和能是正值。这是因为使一个负一价的离子再结合一个电子必须克服负离子与电子间的静电排斥力，克服排斥力需要吸收能量。

4规律性能

氟为何没有遵守规律

与族内其它元素比较，氟的外来电子是离原子核最近的。因此按我们前面所考虑到的因素来说，氟的电子亲和能应该是最高的。

但，由于氟是很小的原子，在氟原子所占据的不大的空间中挤满了电子，这些拥挤在一起的电子对外来电子产生异常强烈的排斥作用。这种排斥作用削弱了原子核对外来电子的吸引力，电子亲和能随之减少。

6族元素中的氧和硫同样没有遵守规律，氧的第一电子亲和能(-142 kJ mol) 比硫(-200 kJ mol) 小，造成这一现象的原因跟造成氟的电子亲和能比氯小的原因是完全相同的。

元素亲和能数据

以下为元素的电子亲和能数据，仅作参考[1] 。

氢72.77

锂59.62

硼26.99

碳121.78

氧141.004

氟328.165

钠52.87

铝41.86

硅134.07

磷72.03

硫200.410

氯349

钾48.38

钙 2.37

钛8.4(7) 钒51

铬65.2

铁14.6(3) 钴64.0

镍111.6 铜119.24 镓41(3) 锗118.94 砷78.5(7) 硒194.97 溴342.54 铷46.89 锶 5.02

钇30

锆41

铌86(2) 钼72.3

钌101.0 铑110.3 钯54.24 银125.86 铟39

锡107.30 锑101.06 碲190.16 碘295

铯45.51 钡13.95 镧45(2) 铈92(2) 铥99(2) 镏33

钨79

锇104.0

铱150.9

铂205.04

金222.75

铊36

铅35

铋90.92

分子的电子亲合能

电子亲合能的定义也可以延伸到分子。如苯和萘的电子亲合能为负值，而蒽、菲、芘的电子亲合能为正值。电脑模拟实验证实hexacyanobenzene C6(CN)6 的电子亲合能较富勒烯要高[1] 。

双原子分子

溴244

氯227

氟297

碘246

氧43

溴化碘251

氯化锂59

一氧化氮 2

三原子分子

二氧化氮222

二氧化硫105

多原子分子

苯−110

1,4-苯二酮129

三氟化硼255

硝酸59

硝基甲烷38

三氯化磷134

六氟化硫138

四氰乙烯278