Меню Главная Случайная статья Настройки Энергия сродства к электрону Материал из https://ru.wikipedia.org Энергия сродства к электрону, или сродство к электрону — энергия, выделяющаяся или поглощающаяся в процессе присоединения электрона к атому, молекуле или многоатомной системе. Содержание 1 В химии и атомной физике 2 В физике твёрдого тела 3 Примечания 4 Литература 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: ${\displaystyle {\mathsf {A+e^{-}\rightarrow A^{-}+\varepsilon }}.}$ Здесь ${\displaystyle \varepsilon }$ — 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, эВ Элемент Элемент Элемент H 0,7542 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 s2 (Be, Mg, Zn) и s2p6 (Ne, Ar) или с наполовину заполненными p-орбиталями (N, P, As): Таблица 2 Li Be B C N O F Ne Электронная конфигурация s1 s2 s2p1 s2p2 s2p3 s2p4 s2p5 s2p6 , 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[1]. 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[2]. Эта разность равна энергии, выделяющейся при перемещении электрона из вакуума (уровень энергии ${\displaystyle E_{\text{VAC}}}$) в среду, с попаданием данного электрона по энергии на дно зоны проводимости ${\displaystyle E_{\text{C}}}$. 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 ${\displaystyle \chi }$ или ${\displaystyle E_{\text{EA}}}$ (от англ. electron affinity) а в качестве единицы измерения обычно используется электрон-вольт: ${\displaystyle E_{\text{EA}}\equiv \chi =E_{\text{VAC}}-E_{\text{C}}.}$ Численные значения величины ${\displaystyle \chi }$ существенно отличаются от значений ${\displaystyle \varepsilon }$ 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 ${\displaystyle \chi }$ 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 ${\displaystyle W=E_{\text{VAC}}-E_{\text{F}}}$ между уровнем вакуума ${\displaystyle E_{\text{VAC}}}$ и энергией Ферми вблизи поверхности рассматриваемого материала. При этом, если ${\displaystyle \chi }$ практически не зависит от концентрации легирующих примесей и наличия внешнего напряжения, то ${\displaystyle W}$ может варьироваться. Такое варьирование обусловлено изменением положения ${\displaystyle E_{\text{F}}}$ по отношению к краям энергетических зон ${\displaystyle E_{\text{V}}}$, ${\displaystyle E_{\text{C}}}$, зависящего, например, от степени легирования. Примечания Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1995. — Т. 4 (Пол-Три). — 639 с. — ISBN 5-82270-092-4. Глазков В. Н. Контактные явления в полупроводниках. Построение энергетических диаграмм контактов полупроводников (заметки к лекциям по общей физике) . MФТИ (2018). — см. стр. 5. Дата обращения: 26 сентября 2021. Архивировано 25 января 2022 года. 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.