전자친화도

요약 기체상태의 원자 1몰이 전자 1몰을 얻어 기체상태의 음이온이 될 때 방출하는 에너지이다. 전자를 얻어 형성된 음이온이 원자보다 안정할수록 그 값이 커진다. 주기율표에서 전자친화도는 대체로 같은 주기에서는 원자번호가 커짐에 따라 커지고, 같은 족에서는 원자번호가 커짐에 따라 감소한다.

전자친화도는 기체 상태의 원자 1몰이 전자 1몰을 얻어 1몰의 음이온이 될 때 방출하는 열량으로, 이온화 에너지와는 반대되는 개념이다. 전자친화도는 실험적으로 직접 측정하기가 매우 어려워 간접적으로 측정된 것이 많다. 그래서 그 값이 측정자에 따라 차이가 나기도 한다.

염소 원자가 전자를 얻어 음이온으로 될 때에는 83.3kcal의 반응열을 방출한다. 따라서 염소의 전자친화도는 83.3kcal가 된다. 여기서 염소가 음이온으로 되는 반응은 열역학적으로 발열반응이기 때문에 엔탈피의 변화 ΔH는 음(-)의 값을 가진다. 그렇지만 전자친화도는 원자가 음이온으로 될 때 방출하는 열량이기 때문에 양(+)의 값을 가진다.

   Cl(g) + e^- → Cl^-(g) + 83.3kcal/mol

   ΔH = -83.3kcal/mol ,   (전자친화도) = 83.3kcal/mol



전자친화도는 원자로부터 형성되는 음이온이 안정할수록 그 값이 커진다. 원자로부터 형성된 음이온은 18족 원소와 같이 원자가전자(가장 바깥 껍질에 들어 있는 전자, 최외각 전자)를 8개 가질 때 가장 안정하다. 따라서 할로젠(17족)은 전자 한 개만 얻으면 18족 원소와 같은 8개의 원자가전자를 가질 수 있기 때문에 전자친화도가 가장 크고, 그 다음으로는 16족이 큰 값을 가진다. 따라서 같은 주기에 있는 원자는 원자번호가 커질수록 전자친화도가 커진다. 한편, 같은 족에서는 원자번호가 커질수록 원자의 크기가 커져 전자가 핵에 의해 끌리는 힘이 작아지며, 따라서 불안정해진다. 그러므로 같은 족에서는 원자번호가 커질수록 전자친화도는 작아진다.

전자친화도가 이온화 에너지와 달리 불규칙성을 보이는 것은 원자의 크기, 핵전하, 외각 전자와의 반발력 등이 복합적으로 작용하기 때문이다.