Electron Affinity (इलेक्ट्रॉन बंधुता)
जब किसी isolated,उदासीन,गैसीय परमाणु या अणु के द्वारा valence shell में एक इलेक्ट्रॉन लिया जाता है जिससे जितनी ऊर्जा की मात्रा बाहर निकलती है,इलेक्ट्रॉन बंधूता कहलाता है।
इलेक्ट्रॉन बंधूता सामान्यतः धनात्मक होती है।
X + electron = X−(anion) energy
जहां X atom/molecule है जो इलेक्ट्रॉन ग्रहण करता है। इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने के पश्चात ऋणायन का निर्माण होता है।जिससे जितनी ऊर्जा मुक्त होती है उसी को इलेक्ट्रॉन बंधूता कहते हैं।
Electron gain enthalpy (इलेक्ट्रॉन ग्रहण एंथलपी)
परमाणु या अणु द्वारा इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने पर को ऊर्जा मुक्त होती है वहीं इलेक्ट्रॉन ग्रहण enthalpy कहलाता हैं। ऊर्जा का मुक्त होना उष्मक्षेपी अभिक्रिया होती है जो कि ऋणात्मक होती है अतः इलेक्ट्रॉन ग्रहण enthalpy negative होता है।
Measurement of Electron Affinity
इलेक्ट्रॉन बनधुता को ev/atom इलेक्ट्रॉन वोल्ट प्रति एटम या Kcal/mole kilo calorie per mole में मापा जाता है।
Successive electron Affinity (उत्तरोत्तर इलेक्ट्रॉन बनधूता)
X + electron = X− + energy ( EA first)
X− + Electron = X−2 + energy (EA second)
X−2 + Electron = X−3 + energy (EA third)
परमाणु(X) जब पहला इलेक्ट्रॉन ग्रहण करता है तब X− बनाता है तथा ऊर्जा मुक्त करता है जिससे प्रथम इलेक्ट्रॉन affinity धनात्मक होती है तथा इलेक्ट्रॉन gain enthalpy ऋणात्मक होती है।जब परमाणु एक इलेक्ट्रॉन ग्रहण कर लेता है तब दूसरा इलेक्ट्रॉन ग्रहण करना आसान नहीं होता क्योंकि इलेक्ट्रॉन और इलेक्ट्रॉन एक दूसरे को repel करते है जिससे इलेक्ट्रॉन ग्रहण कर पाना मुश्किल होता है अतः द्वितीय इलेक्ट्रॉन ग्रहण करवाने के लिए हमे ऊर्जा देनी पड़ती है जिससे द्वितीय इलेक्ट्रॉन affinity ऋणात्मक तथा द्वितीय electron gain enthalpy धनात्मक हो जाती है। वैसे ही तीसरा इलेक्ट्रॉन ग्रहण नहीं कर पाता ऊर्जा देनी पड़ती है।
जैसे Nitrogen के प्रथम एवं द्वितीय इलेक्ट्रॉन affinity में प्रथम इलेक्ट्रॉन affinity and द्वितीय इलेक्ट्रॉन affinity का योग हमेशा शून्य से कम होता है क्योंकि द्वितीय इलेक्ट्रॉन affinity बहुत ज्यादा ऋणात्मक होती है।इलेक्ट्रॉन affinity ऋणात्मक होने पर electron gain enthalpy धनात्मक होती है अतः नाइट्रोजन की प्रथम एवं द्वितीय इलेक्ट्रॉन gain enthalpy
का योग हमेशा शून्य से बड़ा होता है।
Question: oxygen के प्रथम,द्वितीय एवं तृतीय इलेक्ट्रॉन affinity तथा प्रथम,द्वितीय एवं तृतीय electron gain enthalpy के योग कीजिए।
ऑक्सीजन का प्रथम इलेक्ट्रॉन affinity धनात्मक होती है तथा दूसरा एवं तीसरा इलेक्ट्रॉन affinity बहुत ज्यादा ऋणात्मक हो जाती है क्योंकि कोई परमाणु या अणु एक इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने के पश्चात दूसरा इलेक्ट्रॉन आसानी से ग्रहण नहीं करता क्योंकि इलेक्ट्रॉन और इलेक्ट्रॉन में repulsion होता है जिससे हमें ऊर्जा देने की आवश्यकता होती है। अतः इलेक्ट्रॉन affinities के योग ऋणात्मक होती है जिससे इलेक्ट्रॉन gain enthalpies के योग धनात्मक होती है।
Factors affecting electron affinity
Atomic size:
परमाणु का आकार जितना ज्यादा होगा,इलेक्ट्रॉन affinity उतना कम होगा क्योंकि परमाणु का आकार अधिक होने पर नाभिक का आकर्षण आने वाले इलेक्ट्रॉन पर कम हो जाता है जिससे इलेक्ट्रॉन ग्रहण अच्छे से नहीं कर पाता जिससे इलेक्ट्रॉन affinity low होता है। परमाणु का आकार कम होने पर इलेक्ट्रॉन को नाभिक आकर्षित कर पाता है जिससे इलेक्ट्रॉन affinity अधिक होती है।
Nuclear charge:
Kisi परमाणु में जितना ज्यादा नाभिकीय आवेश होता है वो इलेक्ट्रॉन को ज्यादा आकर्षित करते है जिससे इलेक्ट्रॉन affinity बढ़ जाता है।नाभिकीय आवेश कम होने पर इलेक्ट्रॉन affinity भी कम होती है।
Stable electronic configuration;
जिस परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास स्टेबल होता है अर्थात पूर्ण पूरीत या अर्धपूरीत विन्यास होता है उसका इलेक्ट्रॉन affinity बहुत कम लगभग शून्य के बराबर होता है।
Variation in electron affinity in periodic table;
Along a period;
आवर्त में बाएं से दाएं जाने पर नाभिकीय आवेश बढ़ता है जिससे इलेक्ट्रॉन पर नाभिक का आकर्षण बढ़ता है जिससे इलेक्ट्रॉन affinity बढ़ती है।
Question: दूसरे आवर्त के तत्वों को बढ़ते हुए इलेक्ट्रॉन affinity के क्रम में व्यवस्थित कीजिए।
आवर्त में बाएं से दाएं जाने पर नाभिकीय आवेश बढ़ता है जिससे इलेक्ट्रॉन affinity बढ़ती है।अतः संभावित क्रम Li<Be<B<C<N<O<F<Ne होनी चाहिए लेकिन इसमें कुछ अपवाद है।Neon ek noble gas है जिसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास बहुत स्टेबल होता है जिससे उसकी इलेक्ट्रॉन affinity लगभग शून्य होती है।अतः neon ki सबसे के इलेक्ट्रॉन affinity Hoti है।नाइट्रोजन और बरीलियम का भी विन्यास काफी स्टेबल होता है जिससे इनका भी इलेक्ट्रॉन affinity बहुत कम होता है। अतः क्रम
Ne<N<Be<B<Li<C<O<F होता है। Lithium के इलेक्ट्रॉन affinity boron से भी अधिक होती है क्योंकि lithium आसानी से एक इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके स्टेबल हो जाता है।
Question: तीसरे आवर्त के तत्वों को इलेक्ट्रॉन affinity के क्रम में व्यवस्थित कीजिए।
इनका क्रम भी दूसरे आवर्त के तत्वों की तरह होती है। आवर्त में बाएं से दाएं चलने पर नाभिकीय आवेश बढ़ता है जिससे नाभिक का आकर्षण इलेक्ट्रॉन पर बढ़ता है जिससे इलेक्ट्रॉन affinity बढ़ती है।लेकिन कुछ अपवाद जैसे स्टेबल विन्यास,stability प्राप्त करना आदि के कारण क्रम Ar<P<Mg<Al<Na<Si<S<Cl होता है।
Down a group:
समूह में ऊपर से नीचे जाने पर परमाणु का आकार बढ़ता है जिससे नाभिक का आकर्षण इलेक्ट्रॉन पर कम होता जाता है जिससे इलेक्ट्रॉन affinity कम हो जाती है।
जैसे पहले समूह में इलेक्ट्रॉन affinity के क्रम Cs<K<Na<Li Hoti है।
ऐसा दूसरे समूह में भी होता है लेकिन सत्रह्वे समूह में अपवाद पाया जाता है।
सत्रहवे समूह में नीचे जाने पर परमाणु का आकार बढ़ता है जिससे इलेक्ट्रॉन affinity low होती है जिससे क्रम I<Br<Cl<F होनी चाहिए लेकिन क्लोरीन का इलेक्ट्रॉन affinity सबसे अधिक होती है।ऐसा इसलिए होता है क्योंकि fluorine me आवेश तो अधिक होता है लेकिन इलेक्ट्रॉन को रखने के लिए ज्यादा जगह नहीं होती लेकिन क्लोरीन का आकार थोड़ा बड़ा होने के कारण इलेक्ट्रॉन को रखने के लिए जगह होती है इसलिए क्लोरीन की इलेक्ट्रॉन affinity ज्यादा होती ही।
पूरे periodic table me Chlorine का इलेक्ट्रॉन affinity सबसे अधिक होती है।
यही क्रम तेरहवें,चौदहवे और पंद्रहवें समूह में भी होता है।
13th group : Ti<In<Ga<B<Al
14th group; Pb<Sn<Ge<C<Si
15th group: Bi<Sb<As<N<P
लेकिन सोलहवे समूह में थोड़ा सा और अपवाद होता है। सोलहवे समूह में ऑक्सीजन की इलेक्ट्रॉन affinity सबसे कम होती है।
O<Po<Te<Se<So
Experiments द्वारा ये पता चला है कि सोलहवे समूह में ऑक्सीजन की इलेक्ट्रॉन affinity सबसे कम होती है।
Experiments द्वारा ये पता चला है कि सोलहवे समूह में ऑक्सीजन की इलेक्ट्रॉन affinity सबसे कम होती है।
Question; कौन सबसे ज्यादा स्टेबल है?( Li− या B−
Lithium एक इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके स्टेबल हो जाता है तथा बोरोन एक इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने पर उसके p कक्षक में दो इलेक्ट्रॉन होते है,स्टेबल इलेक्ट्रॉनिक विन्यास ज्यादा स्टेबल होता है इसलिए लिथियम आयन,बोरोन आयन से ज्यादा स्टेबल होता है।
Question: कौन सबसे ज्यादा स्टेबल है( F−, Cl− , Br−
क्लोरीन आयन सबसे ज्यादा स्टेबल होता है क्योंकि क्लोरीन की इलेक्ट्रॉन affinity ज्यादा होती है जिससे आसानी से इलेक्ट्रॉन ग्रहण करके chloride ion बनाता है।फ्लोरीन का छोटा आकार होने के कारण इलेक्ट्रॉन affinity chlorine से कम होता है। तथा समूह में नीचे जाने पर इलेक्ट्रॉन affinity कम होता जाता है इसलिए bromine की भी इलेक्ट्रॉन affinity कम होता है।
Question; कौन आसानी से इलेक्ट्रॉन नहीं त्यागता( Cl− or Br−
Chlorin की इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने की tendency अधिक होती है अतः क्लोरीन इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने स्टेबल हो जाता है जो इलेक्ट्रॉन नहीं त्यागता।bromine की इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने की tendency chlorine से कम होता है इसलिए bromine आसानी से इलेक्ट्रॉन त्याग सकता है
Question: Oxygen,sulphur,chlorine,iodine, Bromine and nitrogen को इलेक्ट्रॉन affinity के क्रम में व्यवस्थित कीजिए।
हम जानते है नाइट्रोजन की स्टेबल विन्यास होने के कारण आसानी से इलेक्ट्रॉन ग्रहण नहीं करता इसलिए इलेक्ट्रॉन affinity low होता है।सोलहवे समूह में ऑक्सीजन की इलेक्ट्रॉन affinity low होती है तथा सल्फर की अधिक होती है तथा सत्राहवे समूह में क्लोरीन की इलेक्ट्रॉन affinity सबसे अधिक होती है तथा iodine की सबसे कम होती है।
लेकिन प्रयोगों द्वारा यह पता चला है कि सात्रह्वे समूह के तत्वों का इलेक्ट्रॉन affinity, सभी समूह के तत्वों से सबसे अधिक होती है। अतः क्रम होगा N<O<S<I<Br<Cl
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