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
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 сродство 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, эВЭлементεЭлементεЭлементεH0,7542Na0,548K0,502He-0,54Mg-0,4Ca-0,3Li0,618Al0,441Sc0,14Be-0,5Si1,385Ti-0,40B0,277P0,747V-0,94C1,263S2,077Cr-0,98N-0,07Cl3,617Mn1,07О1,461Br3,365Fe-0,58F3,399I3,06Co-0,94Ne-1,2(2) Ni-1,28Cu-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 s2 (Be, Mg, Zn) и s2p6 (Ne, Ar) или с наполовину заполненными p-орбиталями (N, P, As):
+ Таблица 2LiBeBCNOFNeЭлектронная конфигурацияs1s2s2p1s2p2s2p3s2p4s2p5s2p6ε, эВ-0,590,19-0,30-1,270,21-1,47-3,450,22
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
В физике твёрдого тела, в физике полупроводников и диэлектриков под сродством к электрону понимается разность между энергией края зоны проводимости материала и минимальной энергией электрона в вакууме.
Эта разность равна 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 ) 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 атому 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, равной 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 , , зависящего, например, от степени легирования.
Примечания
Литература Ахметов Н. С. Актуальные вопросы курса неорганической химии. — М.: Просвещение, 1991. — 224 с. ISBN 5-09-002630-0 Корольков Д. В. Основы неорганической химии. — М.: Просвещение, 1982. — 271 с.
Категория:Общая химия Категория:Физика полупроводников Категория:Энергия