Chemie Grundlagen

Elektronenaffinität

Was ist die Elektronenaffinität und wie sehen die Trends im Periodensystem aus? Das erklären wir dir in dem folgenden Beitrag.

Um das Thema noch schneller zu verstehen, kannst du dir gerne unser Video dazu anschauen! %Videoverweis

Inhaltsübersicht

Elektronenaffinität einfach erklärt

Betrachten wir zusammen ein neutrales Atom, welches ein Elektron aufnimmt. Der freiwerdende oder aufzuwendende Energiebeitrag, ein Elektron aufzunehmen, ist als erste Elektronenaffinität bezeichnet. Diese bezeichnet den Energiebetrag, der umgesetzt wird, wenn ein Atom im Gaszustand ein Elektron aufnimmt.  Bei der ersten Elektronenaffinität wird bei fast allen Hauptgruppenelementen Energie freigesetzt. Nur bei den Edelgasen, Beryllium, Magnesium und Stickstoff muss Energie aufgewendet werden, um ein Elektron in das Atom einzuführen. Die Elektronenaffinitäten werden innerhalb einer Periode negativer, innerhalb einer Gruppe ist dies relativ uneindeutig. Zudem gibt es die zweite Elektronenaffinität, die jedoch weitaus weniger bedeutend ist.

Definition Elektronenaffinität

Die Elektronenaffinität (auch EA, EEA, ΔH oder χ) eines Atoms bezeichnet den umgesetzten Energiebetrag bei der Aufnahme eines Elektrons im Gaszustand.

Die Einheit, in der Elektronenaffinitäten angegeben werden, ist \mathsf{\frac{kJ}{mol}}.

Was ist Elektronenaffinität?

Schauen wir uns die Elektronenaffinität doch mal genauer an. Die aufzunehmenden Elektronen werden einerseits vom Kern angezogen , andererseits aber auch von den Elektronen der Elektronenhülle abgestoßen. Je nach Anteil der abstoßenden sowie anziehenden Kräfte wird entweder Energie frei (negativer Wert) oder benötigt (positiver Wert). Bei den meisten Elementen ist bei der Aufnahme eines Elektrons mit Energiefreisetzung verbunden. Die allgemeine Reaktion zur Aufnahme eines Elektrons sieht folgendermaßen aus:

A(g) + e→  A(g)

Merke

Die Ionisierungsenergie beschreibt bei einem Atom den umgesetzten Energiebeitrag zur Entfernung eines Elektrons aus seiner Elektronenhülle. Somit ist die Elektronenaffinität das Gegenstück zur Ionisierungsenergie.

A(g) → e + A+(g)

Die zweite Elektronenaffinität beschreibt die Aufnahme eines zweiten Elektrons durch ein einfach negativ geladenes Ion. Hier hast du ein schon negativ geladenes Ion, welches noch ein Elektron aufnimmt. Das Ion und das Elektron stoßen sich jedoch ab, sodass du immer Energie aufwenden musst. Sie ist nur für wenige Elemente experimentell ermittelt worden.

Elektronenaffinität PSE

Je mehr Energie bei der Aufnahme eines Elektrons frei wird, desto negativer ist der Wert für die Elektronenaffinität. Im Allgemeinen siehst du, dass die Elektronenaffinitäten innerhalb einer Periode negativer werden. Innerhalb einer Gruppe wird die Elektronenaffinität im Allgemeinen zur 3. Periode hin negativer und wird danach wieder positiver. Die Trends, die du im PSE siehst, verhalten sich darüber hinaus recht ähnlich zu denen der Elektronegativitäten .

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Elektronenaffinität Übersicht

 

Du siehst, dass für die Halogene am meisten Energie bei der Aufnahme eines Elektrons frei wird, da diese nur ein Elektron von einem vollen p-Orbital entfernt sind. Das entstehende Ion hat dann eine Edelgaskonfiguration.

Bei den Edelgasen wird Energie für die Aufnahme eines Elektrons benötigt. Da die p-Schale der Edelgase abgeschlossen ist, müsstet du das energetisch höherliegende s-Orbital besetzen. Auch bei Magnesium und Beryllium müsstest du das energetisch höherliegende p-Orbital besetzen, da das s-Orbital abgeschlossen ist. 

Die Elemente der 5. Hauptgruppe spiegeln nicht die allgemeinen periodischen Trends des PSEs wieder. Die freiwerdenden Energien sind deutlich geringer als der allgemeine Trend in der jeweiligen Periode. Diese Elemente haben eine zur Hälfte abgeschlossene p-Schale. Besetzt du die p-Schale mit einem weiteren Elektron, kommt es zur Elektronenabstoßung, da du ein einfach besetztes Orbital mit einem zweiten Elektron befüllst.

Innerhalb einer Gruppe wird die Elektronenaffinität nur bis zur 3. Periode negativer. Je weiter du innerhalb einer Periode nach unten gehst, desto weniger Abstoßung hast du zwischen den Elektronen, sodass es einfacher ist, ein weiteres Elektron dort einzufügen. Somit werden die Elektronenaffinitäten erst einmal negativer. Jedoch wird die die Anziehung des Elektrons vom Kern geringer, da du ein größeres Atom hast. Dadurch werden deine Werte für die Elektronenaffinitäten wieder positiver.

Elektronenaffinität Tabelle

Hier findest du eine tabellarische Übersicht über alle Werte der Elektronenaffinitäten für die Hauptgruppenelemente. Die Tabelle ist nach aufsteigender Ordnungszahl sortiert. Die in Klammern dargestellten Werte wurden über theoretische Berechnungen, alle übrigen experimentell ermittelt.

Element Elementsymbol Ordnungszahl EEA in \mathsf{\frac{kJ}{mol}}
Wasserstoff H 1 -73
Helium He 2 (+21)
Lithium Li 3 -60
Beryllium Be 4 (>0)
Bor B 5 -27
Kohlenstoff C 6 -122
Stickstoff N 7 6
Sauerstoff O 8 -141
Fluor F 9 -328
Neon Ne 10 (+29)
Natrium Na 11 -53
Magnesium Mg 12 (>0)
Aluminium Al 13 -42
Silicium Si 14 -134
Phosphor P 15 -72
Schwefel S 16 -200
Chlor Cl 17 -349
Argon Ar 18 (+35)
Kalium K 19 -48
Calcium Ca 20 -3
Gallium Ga 31 -40
Germanium Ge 32 -119
Arsen As 33 -77
Selen Se 34 -195
Brom Br 35 -325
Krypton Kr 36 (+39)
Rubidium Ru 37 -47
Strontium Sr 38 -5
Indium In 49 -39
Zinn Sn 50 -107
Antimon Sb 51 -101
Tellur Te 52 -190
Iod I 53 -295
Xenon Xe 54 (+41)
Cäsium  Cs 55 -45
Barium  Ba 56 -14
Thallium  Tl 81 -14
Blei  Pb 82 -35
Bismut  Bi 83 -91
Polonium  Po 84 -183
Astat  At 85 -270
Radon  Rn 86 (+41)

 


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