Elektronenaffinität

Elektronenaffinität einfach erklärt

Die Elektronenaffinität gibt an, wie stark ein Element dazu neigt, Elektronen aufzunehmen und Anionen zu bilden. Sie beeinflusst also die Art der Bindung zwischen Atomen. Atome mit hoher Elektronenaffinität können sich mit Atomen mit geringerer Ionisierungsenergie zu einem Ionengitter verbinden, um insgesamt Energie zu gewinnen.

Stell dir ein neutrales Atom im Gaszustand vor, welches ein Elektron aufnimmt. Die frei werdende oder aufzuwendende Energie, um ein Elektron aufzunehmen, nennst du erste Elektronenaffinität.

Die zweite Elektronenaffinität bezieht sich auf die Energie, die benötigt wird, um ein zusätzliches Elektron zu einem bereits existierenden negativ geladenen Ion (Anion) hinzuzufügen. 

Gut zu wissen: Die Elektronenaffinität und die Ionisierungsenergie können als gegenseitige Gegensätze betrachtet werden. Die Einheit, in der Elektronenaffinitäten angegeben werden, ist .

Erste und zweite Elektronenaffinität

Je nachdem, ob sich ein Elektron an ein Atom im Grundzustand oder an ein Anion bindet, unterscheidest du zwischen der ersten und zweiten Elektronenaffinität:

1. Erste Elektronenaffinität:

Bei der ersten Elektronenaffinität wird bei fast allen Hauptgruppenelementen Energie freigesetzt. Ist das der Fall, sprichst du von einer negativen Elektronenaffinität. Nur bei den Edelgasen, Beryllium, Magnesium und Stickstoff muss Energie aufgewendet werden, um ein Elektron in das Atom einzuführen. Du sprichst hierbei auch von einer positiven Elektronenaffinität.

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)

2. Zweite Elektronenaffinität:

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. 

direkt ins Video springen

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. 

Tendenzen innerhalb der Periode

Die Elektronenaffinität nimmt in der Periodentabelle von links nach rechts zu. Das Gleiche gilt für die Elektronegativität und die Ionisierungsenergie, welche von links nach rechts und von oben nach unten zunehmen. Einflussfaktoren weiterer Trends im PSE sind die Masse, der Atomradius und den Metallcharakter der Elemente.

Tendenzen innerhalb der Hauptgruppe

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.

Dadurch werden die Elektronenaffinitäten erst einmal negativer. Jedoch wird die Anziehung des Elektrons vom Kern geringer, da du ein größeres Atom hast. Dadurch werden deine Werte für die Elektronenaffinitäten wieder positiver.

7. Hauptgruppe:

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

8. Hauptgruppe:

Bei den Edelgasen wird Energie für die Aufnahme eines Elektrons benötigt. Da die p-Schale der Edelgase abgeschlossen ist, müsstest 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. 

5. Hauptgruppe:

Die Elemente der 5. Hauptgruppe spiegeln nicht die allgemeinen periodischen Trends des PSEs wider. Die frei werdenden 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.

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.

Elektronenaffinität — häufigste Fragen

• Was ist die Elektronenaffinität?
  Wenn ein gasförmiges Atom ein Elektron aufnimmt, kann entweder Energie freigesetzt oder Energie benötigt werden. Dies führt zur Bildung eines negativ geladenen Ions, des Anions. Die Energieveränderung, die zwischen dem Atom und dem resultierenden Ion auftritt, wird als Elektronenaffinität bezeichnet und mit EA abgekürzt.
  
  
• Wie berechnet man die Elektronenaffinität?
  Die Elektronenaffinität der Elemente kann anhand des Beispiels von Neon (Ne) veranschaulicht werden. Hier wird ein Elektron aufgenommen, um das negativ geladene Ion Ne^– zu bilden: Ne ( g ) + e − → Ne − ( g )         Δ H = + 30 kJ / mol
  

Ionisierungsenergie

Die Ionisierungsenergie ist das Gegenstück zur Elektronenaffinität. Schau dir jetzt unser Video zu dem Thema an, um den vollen Durchblick zu bekommen. Bis gleich!