Interested Article - Энергия сродства к электрону

Эне́ргия сродства́ к электро́ну , или сродство к электрону — энергия, выделяющаяся или поглощающаяся в процессе присоединения электрона к атому, молекуле или многоатомной системе.

В химии и атомной физике

Зависимость сродства к электрону атома от атомного номера элемента (экзоэнергетический эффект указан со знаком минус, эндоэнергетический эффект со знаком плюс)
Зависимость модуля энергии сродства к электрону (эВ) от атомного номера

В химии и атомной физике, под объектом, к которому будет присоединяться электрон, подразумевается свободный атом в его основном состоянии или молекула, превращающиеся при этом в отрицательный ион A :

Здесь — энергия сродства к электрону.

Так понимаемое cродство к электрону численно равно и противоположно по знаку энергии ионизации соответствующего изолированного однозарядного аниона . Оно выражается в килоджоулях на моль (кДж/моль) или в электрон-вольтах на атом (эВ/атом).

В отличие от ионизационного потенциала атома , имеющего всегда эндоэнергетическое значение, сродство атома к электрону описывается как экзоэнергетическими, так и эндоэнергетическими значениями.

Таблица 1 Энергия сродства некоторых атомов к электрону, эВ
Элемент ε Элемент ε Элемент ε
H 0,754 Na 0,548 K 0,502
He -0,54 Mg -0,4 Ca -0,3
Li 0,618 Al 0,441 Sc 0,14
Be -0,5 Si 1,385 Ti -0,40
B 0,277 P 0,747 V -0,94
C 1,263 S 2,077 Cr -0,98
N -0,07 Cl 3,617 Mn 1,07
О 1,461 Br 3,365 Fe -0,58
F 3,399 I 3,06 Co -0,94
Ne -1,2(2) Ni -1,28
Cu -1,80

Сродство к электрону определяет окислительную способность частицы. Молекулы с большим сродством к электрону являются сильными окислителями. Наибольшим сродством к электрону обладают элементы 1 и 7 группы ( p -элементы VII группы). Наименьшее сродство к электрону у атомов с конфигурацией s 2 ( Be , Mg , Zn ) и s 2 p 6 ( Ne , Ar ) или с наполовину заполненными p - орбиталями ( N , P , As ):

Таблица 2
Li Be B C N O F Ne
Электронная конфигурация s 1 s 2 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, эВ -0,59 0,19 -0,30 -1,27 0,21 -1,47 -3,45 0,22

Небольшие расхождения в цифрах между табл. 1 и табл. 2 обусловлены тем, что данные взяты из разных источников, а также погрешностью измерений.

Наибольшее значение сродства к электрону имеет гексафторид платины : 7,00±0,35 эВ .

В физике твёрдого тела

Сродство к электрону и важнейшие энергии в полупроводнике: потолок валентной зоны , дно зоны проводимости .
Зонная диаграмма области границы полупроводник — вакуум.

В физике твёрдого тела , в физике полупроводников и диэлектриков , под сродством к электрону понимается разность энергии края зоны проводимости материала и минимальной энергией электрона в вакууме .

Это расстояние равно энергии, выделяющейся при перемещении электрона из вакуума (уровень энергии ) в среду, с попаданием данного электрона по энергии на дно зоны проводимости .

В таком случае объектом, принимающим электрон, становится не отдельный атом или молекула, а толща материала. Для энергии сродства к электрону в физике твёрдого тела используется обозначение или (от англ. electron affinity ) а в качестве единицы измерения обычно используется электрон-вольт :

Численные значения величины существенно отличаются от значений для отдельных атомов того же вещества. Например, сродство к электрону к кремниевому кристаллу составляет 4,05 эВ, а к изолированному атома кремния 1,39 эВ/атом.

Знание величин важно для построения энергетических зонных диаграмм многослойных гетероструктур , так как от этих величин зависит разрыв зон на гетерограницах.

Наряду со сродством к электрону при изучении полупроводниковых структур используется понятие работы выхода равная разности между уровнем вакуума и энергией Ферми вблизи поверхности рассматриваемого материала. При этом, если практически не зависит от концентрации легирующих примесей и наличия внешнего напряжения, то может варьироваться. Такое варьирование обусловлено изменением положения по отношению к краям энергетических зон , зависящее от например, степени легирования.

Примечания

  1. Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М. : Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4 (Пол-Три). — 639 с. — ISBN 5-82270-092-4 .
  2. Глазков В. Н. . MФТИ (2018). — см. стр. 5. Дата обращения: 26 сентября 2021. 25 января 2022 года.

Литература

  1. Ахметов Н. С. Актуальные вопросы курса неорганической химии. — М.: Просвещение, 1991. — 224 с. ISBN 5-09-002630-0
  2. Корольков Д. В. Основы неорганической химии. — М.: Просвещение, 1982. — 271 с.
Источник —

Same as Энергия сродства к электрону