پرسش

لطفادرمورد پتانسیل الكترودی وانرزی الكترون خواهی توضیح داده وبفرمائید چه ارتباطی میان پتانسیل الكترودی و انرزی الكترونخواهی والكترونگاتیوی وانرزی یونش وشعاع اتمی وجود دارد؟

پاسخ

پتانسیل الكترود كاهشی مربوط به پتانسیل الكترودی سلول الكتروشیمیایی است كه در آن الكترود هیدروژن به عنران مرجع استفاده شده است. چنانچه در این سلول الكترون از الكترود متشكل از عنصر مورد نظر به الكترود هیدروژن برود، در اینصورت الكترود عنصر مورد نظر به صورت آند عمل كرده و الكترود هیدروژن كاتد سلول می‌شود. پتانسیل الكترودی عنصر مورد نظر در این حالت منفی خواهد بود. اما اگر در این سلول الكترون از الكترود هیدروژن به الكترود عنصر مورد نظر برود، در اینصورت الكترود عنصر مورد نظر به صورت كاتد عمل كرده و الكترود هیدروژن آند سلول می‌شود. پتانسیل الكترودی عنصر مورد نظر در این حالت مثبت خواهد بود. حال هر چه تمایل عنصر برای گرفتن الكترون یعنی الكترونگاتیوی عنصر بیشتر باشد، الكترون بیشتری از طریق هادی الكتریكی سیستم از الكترود ئیدروژن به الكترود عنصر مورد مطالعه می‌رود و پتانسیل الكترود كاهشی افزایش می‌یابد. به عنوان مثال فلوئور كه بالاترین الكترونگاتیوی را در بین عناصر دارد، پتانسیل كاهش آن نیز بالاترین مقدار ، برابر06/3+ را دارد. برعكس، لیتیم كه جزء عناصر قلیایی بوده و الكترونگاتیوی آن كم است، پتانسیل الكترود كاهشی آن نیز خیلی پائین ، برابر 045/3- است. انرژی الكترون‌خواهی را كه مقدار انرژی است كه در فرآیند افزایش یك الكترون به یك اتم منفرد گازی شكل، مبادله می‌شود، نیز می‌توان به پتانسیل الكترود كاهشی ربط داد. در فرآیند افزایش الكترون به عناصر، بیشتر عناصر انرژی آزاد می‌كنند و طبق قرارداد این انرژی منفی است. اما بعضی از عناصر هم انرژی می‌گیرند. البته یك قاعده‌ی كلی را در این باره نمی‌توان ارائه داد، اما به طور معمول هر چه الكترونگاتیوی و پتانسیل الكترود كاهشی عنصری بیشتر باشد، در فرآیند افزایش الكترون به آن به پایداری بیشتری رسیده و انرژی بیشتری آزاد كرده درنتیجه قدر مطلق انرژی الكترونخواهی آن نیز بیشتر می‌شود. به عنوان مثال فلوئور در طی گرفتن الكترون بیشترین انرژی را آزاد می‌كند، انرژی الكترونخواهی آن برابر 45/3- است. لیتیم در طی این عمل انرژی كمتری آزاد كرده، انرژی الكترونخواهی آن برابر 6/0- است. اما بور كه الكترونگاتیوی آن از لیتیم بیشتر است، انرژی كمتری در طی افزایش الكترون آزاد می‌كند و انرژی الكترونخواهی آن برابر 2/0- است. البته ناگفته نماند كه تعیین مستقیم انرژی الكترونخواهی دشوار است و برای بیشتر عناصر نمی‌توان آن را مستقیم بدست آورد و باید از داده‌های ترمودینامیكی محاسبه شود، از جمله برای لیتیم و بور. و اما در مورد ارتباط انرژی یونش و شعاع اتمی، فكر می‌كنم دیگر خودتان می‌توانید قضاوت بفرمائید. در یك دوره‌‌ی تناوبی ، با افزایش عدد اتمی ، شعاع اتمی كوچكتر شده و در نتیجه الكترونهای لایه‌ی ظرفیت با جاذبه‌ی بیشتری از طرف هسته روبرو هستند و سخت‌تر از اتم جدا می‌شوند و درنتیجه انرژی یونیزاسیون بیشتری دارند، به تناسب با افزایش عدد اتمی و درنتیجه كاهش شعاع اتمی، عنصر تمایل بیشتری به گرفتن الكترون پیدا كرده و قدر مطلق انرژی الكترونخواهی آن بیشتر شده (گفتیم این مورد عمومیت ندارد) و درنتیجه پتانسیل الكترود كاهشی آن افزایش می‌یابد.