Energía de afinidad electrónica

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Energía de afinidad electrónica , o afinidad electrónica : la energía liberada o absorbida en el proceso de unir un electrón a un átomo, molécula o sistema poliatómico.

En química y física atómica

En química y física atómica, el objeto al que se unirá un electrón es un átomo libre en su estado fundamental o una molécula, que en este caso se convierte en un ion negativo A − :

{\mathsf {A+e^{-}\rightarrow A^{-}+\varepsilon }}.

Aquí está la energía de afinidad electrónica. $\varepsilon$

La afinidad electrónica, así entendida, es numéricamente igual y de signo opuesto a la energía de ionización del correspondiente anión monocargado aislado . Se expresa en kilojulios por mol (kJ/mol) o electronvoltios por átomo (eV/átomo).

A diferencia del potencial de ionización de un átomo , que siempre tiene un valor endoenergético, la afinidad de un átomo por un electrón se describe tanto por valores exoenergéticos como endoenergéticos.

Tabla 1. Energía de afinidad electrónica de algunos átomos, eV

Elemento	ε	Elemento	ε	Elemento	ε
H	0.754	N / A	0.548	k	0.502
Él	-0.54	miligramos	-0.4	California	-0.3
li	0.618	Alabama	0.441	Carolina del Sur	0.14
Ser	-0.5	Si	1.385	ti	-0.40
B	0.277	PAGS	0.747	V	-0.94
C	1.263	S	2.077	cr	-0.98
norte	-0.07	cl	3.617	Minnesota	1.07
O	1.461	hermano	3.365	Fe	-0.58
F	3.399	yo	3.06	co	-0.94
Nordeste	-1.2(2)			Ni	-1.28
				cobre	-1.80

La afinidad electrónica determina el poder oxidante de una partícula. Las moléculas con alta afinidad electrónica son agentes oxidantes fuertes. Los elementos de los grupos 1 y 7 tienen la mayor afinidad por un electrón ( p - elementos del grupo VII). La afinidad electrónica más baja para átomos con configuración s 2 ( Be , Mg , Zn ) y s 2 p 6 ( Ne , Ar ) o con orbitales p medio llenos ( N , P , As ) :

Tabla 2

	li	Ser	B	C	norte	O	F	Nordeste
Configuración electrónica	s1 _	s2 _	s 2 p 1	s 2 p 2	s 2 p 3	s 2 p 4	s 2 p 5	s 2 p 6
ε, eV	-0.59	0.19	-0.30	-1.27	0.21	-1.47	-3.45	0.22

Pequeñas discrepancias en cifras entre tab. 1 y mesa. 2 se deben al hecho de que los datos se toman de diferentes fuentes, así como al error de medición.

El hexafluoruro de platino tiene la mayor afinidad electrónica : 7,00±0,35 eV [1] .

En física del estado sólido

En física del estado sólido , en física de semiconductores y dieléctrica , se entiende por afinidad electrónica a la distancia energética entre el borde de la banda de conducción de un material y la energía mínima de un electrón en el vacío [2] .

Esta distancia es igual a la energía liberada cuando un electrón se mueve del vacío (nivel de energía ) al medio, con el electrón dado golpeando la parte inferior de la banda de conducción . $E_{vac}$ $E_{c}$

En este caso, el objeto que acepta un electrón no es un solo átomo o molécula, sino el espesor del material. Para la energía de afinidad electrónica en física del estado sólido, se utiliza la designación o (del inglés electron affinity ): $\ chi$ $E_{ea}$

{\displaystyle E_{ea}\equiv\chi =E_{vac}-E_{c))

y la unidad de medida es el electronvoltio.

Los valores numéricos de la cantidad difieren significativamente de los valores de los átomos individuales de la misma sustancia. Por ejemplo, la afinidad electrónica por un cristal de silicio es de 4,05 eV y por un átomo de silicio de 1,39 eV/átomo. $\ chi$ $\varepsilon$

Conocer las cantidades es importante para construir los diagramas de bandas de energía de las heteroestructuras multicapa , ya que la discontinuidad de las bandas en las heterointerfaces depende de estas cantidades. $\ chi$

Junto con la afinidad electrónica, al estudiar estructuras con semiconductores se utiliza el concepto de función de trabajo . Este último es igual a la diferencia entre el nivel de vacío y la energía de Fermi cerca de la superficie del material en consideración. Al mismo tiempo, si prácticamente no depende de la concentración de dopantes y la presencia de un voltaje externo, entonces puede variar. Esta variación se debe a un cambio de posición con respecto a los bordes de las bandas de energía . $W=E_{vac}-E_{F}$ $E_{vac}$ $\ chi$ $W$ $E_F$ $E_{v}$ $E_{c}$

Notas

↑ Enciclopedia química/Consejo editorial: Knunyants I.L. y otros.- M .: Enciclopedia soviética, 1995.- T. 4 (Pol-Three). — 639 pág. — ISBN 5-82270-092-4 .
↑ V. N. Glazkov. Fenómenos de contacto en semiconductores. Construcción de diagramas de energía de contactos de semiconductores (apuntes para clases de física general) . MIPT (2018). — ver página 5. Consultado el 26 de septiembre de 2021. (indefinido)

Literatura

Akhmetov N. S. Cuestiones de actualidad del curso de química inorgánica. - M.: Educación, 1991. - 224 p. ISBN 5-09-002630-0
Korolkov DV Fundamentos de química inorgánica. - M .: Educación, 1982. - 271 p.

Química estructural
enlace químico	Aromaticidad enlace covalente Enlace iónico conexión metálica enlace de hidrógeno Interacción donante-aceptor tautomerismo Conexión de Van der Waals
Visualización de la estructura	Grupo funcional Fórmula estructural fórmula esquelética gráfico molecular SONRISAS Fórmula química ligando Geometría de coordinación Esfera de coordinación
Propiedades electrónicas	Electronegatividad afinidad electronica Energía de ionización Polaridad de los enlaces químicos Regla del octeto
Estereoquímica	átomo asimétrico isomería Configuración quiralidad Conformación