在一般化学原子物理学中,电子亲合能(或电子亲和势电子亲和力electron affinityEea)的定义是,将单个电子结合到电中性的气态原子或分子上所释放的能量[1]

X(g) + e → X(g) + Eea

注意在此定义下,大多数元素原子的电子亲和能为正数,即结合电子的过程是放热的。这里定义的电子亲和能的正负号选取和一般热力学的定义相反。

固体物理学之中,对于一表面的电子亲合能定义不同。

元素的电子亲合能

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并非所有的元素的电子亲合能均为正,电子亲合能为正表示其 -1 价的离子需吸收能量才能变为电中性的原子(早期的教科书写有些元素,例如稀有气体,其电子亲合能为负,此说法并未被现代的化学家接受)。若其阴离子较不稳定,容易变成原子,则其电子亲合能较低。元素中的电子亲合能最高,和稀有气体等元素的电子亲合能都接近零。一般来说,非金属的电子亲合能都比金属高。

总的来说,同一周期从左至右,价壳层电子递增,使得原子稳定性上升,原子半径递减,对电子的吸引能力渐强,因而电子亲合能递增;同族元素从上到下,因原子半径的增大,而且总电子数增加,原子稳定性下降,元素电负性值递减。 实际上,随核电荷数递增或同族元素从上到下,电子亲和能的变化并不单调。

带有电子亲合能数据的元素周期表

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下列数据以kJ/mol为单位。带星号的元素在量子力学基态被认为有接近零的电子亲合能。

周期 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 电子层 O族电子数

I A 0
1 73
H
*
He





K





2
II A III A IV A V A VI A VII A
2 60
Li
*
Be
27
B
122
C
−7
N
141
O
328
F
*
Ne




L
K




8
2
3 53
Na
*
Mg
42
Al
134
Si
72
P
200
S
349
Cl
*
Ar



M
L
K



8
8
2
III B IV B V B VI B VII B VIII I B II B
4 48
K
2
Ca
18
Sc
8
Ti
51
V
65
Cr
0
Mn
15
Fe
64
Co
112
Ni
119
Cu
*
Zn
41
Ga
119
Ge
79
As
195
Se
325
Br
*
Kr


N
M
L
K


8
18
8
2
5 47
Rb
5
Sr
30
Y
41
Zr
86
Nb
72
Mo
53
Tc
101
Ru
110
Rh
54
Pd
126
Ag
*
Cd
39
In
107
Sn
101
Sb
190
Te
295
I
*
Xe

O
N
M
L
K

8
18
18
8
2
6 46
Cs
14
Ba


镧系
*
Hf
31
Ta
79
W
15
Re
104
Os
150
Ir
205
Pt
223
Au
*
Hg
36
Tl
35
Pb
91
Bi
190
Po
270
At
*
Rn
P
O
N
M
L
K
8
18
32
18
8
2
7
Fr

Ra


锕系

Rf
𬬻

Db
𬭊

Sg
𬭳

Bh
𬭛

Hs
𬭶

Mt

Ds
𫟼

Rg
𬬭

Cn

Nh

Fl
𫓧

Mc

Lv
𫟷

Ts

Og





 
镧系元素 45
La
92
Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er
99
Tm

Yb
33
Lu
锕系元素
Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr
碱金属 碱土金属 镧系元素 锕系元素 过渡金属
主族金属 类金属 非金属 卤素 稀有氣體

列表及参考资料

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元素 电子亲合能
(kJ/mol)
参考资料
72.77 Pekeris (1962). Lykke, Murray & Lineberger (1991).
-48±20(估计) [2]
59.62 Hotop & Lineberger (1985). Dellwo et al. (1992). Haeffler et al. (1996a).
-48±20(估计) [2]
26.99 Scheer, Bilodeau & Haugen (1998).
121.78 Scheer et al. (1998a).
-6.8 [2]
141.004 Hotop & Lineberger (1985). Blondel (1995). Valli, Blondel & Delsart (1999).
328.165 Blondel et al. (1989). Blondel, Delsart & Goldfarb (2001).
-116±19(估计) [2]
52.87 Hotop & Lineberger (1985)
41.86 Scheer et al. (1998b)
134.07 Scheer et al. (1998a). Blondel, Delsart & Goldfarb (2001).
72.03 Hotop & Lineberger (1985).
200.410 Blondel (1995).
349 Moore (1970).
48.38 Slater et al. (1978). Andersson et al. (2000).
2.37 Petrunin et al. (1996).
18(2) Feigerle, Herman & Lineberger (1981).
8.4(7) Ilin, Sakharov & Serenkov (1987).
51 Hotop & Lineberger (1985).
65.2 Bilodeau, Scheer & Haugen (1998).
14.6(3) Leopold & Lineberger (1986).
64.0 Scheer et al. (1998c).
111.6 Scheer et al. (1998c).
119.24 Bilodeau, Scheer & Haugen (1998).
41(3) Williams et al. (1998a).
118.94 Scheer et al. (1998a).
78.5(7) Lippa et al. (1998).
194.97 Hotop & Lineberger (1985). Mansour et al. (1988).
342.54 Blondel et al. (1989).
46.89 Frey, Breyer & Hotop (1978).
5.02 Andersen et al. (1997).
30 Feigerle, Herman & Lineberger (1981).
41 Hotop & Lineberger (1985).
86(2) Hotop & Lineberger (1985).
72.3 Bilodeau, Scheer & Haugen (1998).
101.0 Norquist et al. (1999).
110.3 Scheer et al. (1998c).
54.24 Scheer et al. (1998c).
125.86 Biladeau, Scheer & Haugen (1998).
39 Williams et al. (1998b).
107.30 Scheer et al. (1998a).
101.06 Scheer, Haugen & Beck (1997).
190.16 Hotop & Lineberger (1985). Haeffler et al. (1996b).
295 Moore (1970).
45.51 Slater et al. (1978). Scheer et al. (1998d).
13.95 Petrunin et al. (1995).
45(2) Covington et al. (1998).
92(2) Davis & Thompson (2002a).
99(2) Davis & Thompson (2002b).
33 Davis & Thompson (2001).
0.00 Periodic Table of the Elements(2017)
31 Hotop & Lineberger (1985).
79 Hotop & Lineberger (1985). Bengali et al. (1992).
104.0 Biladeau & Haugen (2000).
150.9 Biladeau et al. (1999).
205.04 Biladeau et al. (1999).
222.75 Hotop & Lineberger (1985).
36 Carpenter, Covington & Thompson (2000).
35 Hotop & Lineberger (1985).
90.92 Biladeau & Haugen (2001).
183.3 [3]
270.1 [3]

分子的电子亲合能

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电子亲合能 Eea 的定义也可以延伸到分子。如的电子亲合能为负值,而的电子亲合能为正值。电脑模拟实验证实六氰基苯 C6(CN)6 的电子亲合能较富勒烯要高。[4]

列表及参考资料

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分子 电子亲合能
(kJ/mol)
参考资料
双原子分子  
溴分子 244 Janousek & Brauman (1979)
氯气 227 Janousek & Brauman (1979)
氟气 297 Janousek & Brauman (1979)
碘分子 246 Janousek & Brauman (1979)
氧气 43 CRC Handbook
溴化碘 251 Janousek & Brauman (1979)
氯化锂 59 Janousek & Brauman (1979)
一氧化氮 2 Janousek & Brauman (1979)
三原子分子  
二氧化氮 222 Janousek & Brauman (1979)
二氧化硫 105 Janousek & Brauman (1979)
多原子分子  
−110 Janousek & Brauman (1979)
1,4-苯二酮 129 CRC Handbook
三氟化硼 255 CRC Handbook
硝酸 59 Janousek & Brauman (1979)
硝基甲烷 38 Janousek & Brauman (1979)
三氯化磷 134 Janousek & Brauman (1979)
六氟化硫 138 CRC Handbook
四氰乙烯 278 CRC Handbook
六氟化钨 264 CRC Handbook
六氟化铀 280 CRC Handbook

参见

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注释

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  1. ^ 国际纯化学和应用化学联合会化学术语概略,第二版。(金皮书)(1997)。在线校正版: (2006–) "Electron affinity"。doi:10.1351/goldbook.E01977
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Bratsch, S.G.; Lagowski, J.J. Predicted stabilities of monatomic anions in water and liquid ammonia at 298.15 K.. Polyhedron. 1986, 5 (11): 1763–1770. doi:10.1016/S0277-5387(00)84854-8. 
  3. ^ 3.0 3.1 存档副本. [2019-12-28]. (原始内容存档于2020-02-03). 
  4. ^ Remarkable electron accepting properties of the simplest benzenoid cyanocarbons: hexacyanobenzene, octacyanonaphthalene and decacyanoanthracene Xiuhui Zhang, Qianshu Li, Justin B. Ingels, Andrew C. Simmonett, Steven E. Wheeler, Yaoming Xie, R. Bruce King, Henry F. Schaefer III and F. Albert Cotton Chemical Communications, 2006, 758 - 760 Abstract

参考资料

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外部链接

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