电子亲和能Word文件下载.docx

1、第一电子亲和能的变化规律族内元素的第一电子亲和能随着原子序数的增加而降低（也即形成负离子时释放的能量越来越少）。由于氟不符合这一规律， 我们将在后边的例子中对它进行单独的说明。电子亲和能是衡量原子核与外来电子之间吸引力的指标。原子核与外来电子之间的吸引力越强，则释放的能量也就越多。哪些因素能影响原子核与外来电子间的吸引力呢？这些因素跟影响电离能大小的因素是相同的原子的电荷、电子与原子核之间的距离、屏蔽。 - 如果最近你没阅读过 电离能 的内容，我建议你在继续阅读本页之前阅读它里边的内容，因为我们在电离能那一页里对这些影响因素进行的探讨比本页更深入一些。随着族内元素原子序数的增加，元素的核电荷随

2、之增加，但其电子也增加，增加的电子所产生的屏蔽将抵销核电荷的增加。无论是哪个7族元素，它们的外层电子都通通都感受到来自原子核 7+ 电荷的吸引力。例如，氟（F）的电子排布为 1s22s22px22py22pz1。其的原子核有9个质子。外来电子进入第2能级，并由两个 1s2 电子屏蔽。外来电子所感受到的净吸引力为7+个电荷 （9个质子减去2个屏蔽电子）。相比之下，氯（Cl）的电子排布为 1s22s22p63s23px23py23pz1。其原子核有17个质子。但外来电子仍感受到7+电荷（17个质子减去第一与第二能级共10个电子的屏蔽） 的净吸引力。 严格来说，氟的2s电子以及氯的3s电子对外来电子

3、也有少量的屏蔽作用。不过这两个屏蔽作用的大小差不多，因此不会影响到我们的结论。这样，原子核与外来电子之间的距离便成为决定性因素了，随着族内元素原子序数的增加，原子核与外来电子之间的距离也越来越远（原子半径越来越大），它们间的吸引力越来越小，释放的能量（电子亲和能）越来越少。氟与氯之间的比较并不完美，因为氟不符合亲和能在族内元素间的规律。但如果我们用溴与氯进行比较将会更困难，因为这会涉及到更复杂的电子排布。我们刚才所说的话，是绝对正确的，并且适用于包括氟和氯在内的任何族内元素。那么，之所以氟的电子亲和能比氯低，是因为存在另一种 我们尚未考虑到的因素，而这种因素对氟的影响很大，成为关键性因素。氟为

4、何没有遵守规律?与族内其它元素比较，氟的外来电子是离原子核最近的。因此按我们前面所考虑到的因素来说，氟的电子亲和能应该是最高的。但， 由于氟是很小的原子，在氟原子所占据的不大的空间中挤满了电子，这些拥挤在一起的电子对外来电子产生异常强烈的排斥作用。这种排斥作用削弱了原子核对外来电子的吸引力，电子亲和能随之减少。6族元素中的氧和硫同样没有遵守规律，氧的第一电子亲和能 （-142 kJ mol-1） 比硫（-200 kJ mol-1） 小，造成这一现象的原因跟造成氟的电子亲和能比氯小的原因是完全相同的。比较6族和7族元素的电子亲和能 你可能已经注意到了，氧的第一电子亲和能（-142 kJ mol-

5、1） 低于氟（-328 kJ mol-1）、硫的第一电子亲和能 （-200 kJ mol-1） 低于氯（-349 kJ mol-1）。造成这一情况的原因是什么呢?同周期的6族元素比7族元素少1个质子。而它们间产生屏蔽作用的电子数量是相同的。也就是说，7族元素原子核的净吸引力大于6族元素原子核的净吸引力， 因此6族元素的外来电子受到原子核的吸引力较少，释放的能量较少，电子亲和能较小。第一电子亲和能与活动性7族元素的活动性随原子序数的增大而减小氟是活动性最强的元素，碘是活动性最弱的元素。在化学反应中，这些元素常常形成负离子。在中等教育中，我们容易对活动性下降产生这样一种想法：随着族内元素原子序数的

6、增加，外来电子所感受到的原子核吸引力会逐渐减弱，因此负离子也就更加难于形成。如果我们忽略氟元素这个例外的话，这一解释似乎是很合理的!然而事实上，一个化学反应通常由很多步骤完成，每个步骤都会涉及到能量变化。因此如果我们仅根据重要步骤的能量变化对元素的活动性进行判断，那么我们是无法保证其绝对正确的。一个很好的例子，氟比氯的活动性强，但氟的电子亲和能却低于氯，造成这一现象，是因为氟反应中的其它步骤所释放的能量绰绰有余地弥补了氟与氯之间在电子亲和能上的差距。第二电子亲和能你大概只会在处理6族元素中的氧和硫（这两个元素都形成2-离子）时才会碰到第二电子亲和能。第二电子亲和能的定义一摩尔某元素的气态1-

7、离子得到一个电子成为带2- 电荷的气态负离子所需要的能量，称为此元素的第二电子亲和能。一摩尔X元素实现上边的反应所需要的能量，称为此元素的第二电子亲和能。为什么需要能量而不是释放能量?你在迫使电子进入带负电的离子。电子并不乐意这样干! 1st EA = -142 kJ mol-1 2nd EA = +844 kJ mol-1 1st EA； 2nd EA 第一电子亲和能； 第二电子亲和能 正值代表吸收能量（就是说为实现这一反应你需要投入能量）。氧的第二电子亲和能特别高，这是因为外来电子进入的是一个带负电荷、狭小、电子稠密的空间。电子亲和能一个基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子所放出的能

8、量称为第一电子亲和能，以EA1表示，依次也有EA2、EA3等等。A（g）+ e A （g） 0元素的电子亲和能越大，表示元素由气态原子得到电子生成负离子的倾向越大，该金属非金属性越强。影响电子亲和能大小的因素与电离能相同，即原子半径、有效核电荷和原子的电子构型。它的变化趋势与电离能相似，具有大的电离能的元素一般电子亲和能也很大。电子亲和能 与 电负性 的区别是啥?二者都表征元素的非金属性强弱,电负性最大元素的是氟,电子亲和能最大的元素是氯,是否要考虑分解分子那部分能量么,还是要考虑电子呈对核电荷的部分屏蔽呵呵，搞笑，刚刚我还想问一个类似的问题，“电离能和电子亲合能是否一样大？”，结果你问了这个

9、，有趣，有趣affinity 和 negativity?affinity是在真空中得到一个电子的能力negativity是指在化学键上吸引电子的能力两者区别就在条件上学这些东西之前要先把概念搞清楚，每个字都不能错其实我一开始也是死记硬背，结果有次口试我就给说错了，被教授要求说出区别，现在才搞懂了还有一个问题，那么，对于金属来说，是否 Affinity （亲合势） 和 电离能（ionizing energy）相等呢？假设亲合势是原子从基态得到一个电子，释放的能量，而电离能是原子从基态失去一个电子需要的能量，那么两者是否应该相等？QUOTE:原帖由 eisenstange 于 2006-9-27

10、13:40 发表 还有一个问题，那么，对于金属来说，是否 Affinity （亲合势） 和 电离能（ionizing energy）相等呢？假设亲合势是原子从基态得到一个电子，释放的能量，而电离能是原子从基态失去一个电子需要的能量，那么两者是否 . 不相等;从定义上理解，电离能是原子失去一个电子需要的最小能量，对金属来说就是指它的功函数，实际上是从费米能级（femi energy）到真空能级（vacuum energy）的能量之差而亲和势则是指在真空中得到一个电子的能力，但是是原子得到一个电子，所释放的能量一个是得电子，一个是失电子，二者的化学价态是不一样的，一个被氧化一个被还原，能量当然不一

11、样恩，我也是这么理解的，这两个正好是逆过程，但是还有一个问题，也是我主要不太明白的问题：有一个概念叫逸出功，用来衡量将电子从原子内拉到真空中需要的能量，德语是 Austrittarbeit， 在半导体中，这个逸出功等于费米能量级到导带能量级之差，加上掺杂半导体的亲合势，而金属的逸出功就等于亲合势，如果亲合势是表征原子得到电子释放的能量，为什么这里不用电离能呢？谢谢。我觉得你好像混淆了几个概念。首先我不知道你说的金属的逸出功是否就是我指的workfunction （功函数），我认为是的，这个的定义是指从femi能级到vacuum能级的差，或者说the minimum energy （usuall

12、y measured in electron volts） needed to remove an electron from a solid to a point immediately outside the solid surface. 说法不一样，大致区别不大，这个已经是固体范围了，而不是原子的范围，怎么可能逸出功就等于亲和势？我第一次听到这种说法。另外已经解释了的亲和势和电离能的区别。还有你上面提到的计算半导体的逸出功，你提到了一个参杂半导体的亲和势，我不知道你对半导体理解多少，但是参杂半导体意味着半导体的费米能级已经相对于本正半导体发生了变化，在近似计算的时候可以使用。而且对于非米

13、能级在半导体中和在固体物理中二者的定义有所不同。半导体的费米能级就是到带和价带能量之和的二分之一，而固体物理中，费米能级指的是电子所能填充的最高能级。如果你想搞懂这方面的东西，最好找一本固体物理的树好好看一下，你的概念还是不是很清楚，一般我认为书要读至少两遍才能真正理解里面的意思没错，你说的对，金属的逸出功等于Workfunktion.我又看了一遍 Banddirgram，上面只给出了金属的逸出功，而没有说这个逸出功由亲合势构成，我当时看错了，而另一边在半导体上，逸出功的大小，等于从Fermi级到真空中的能量差，同时也等于从导带低到真空的能量差（这里定义为亲合势），加上Fermi级到导带低的能

14、级差。半导体在没有掺杂前确实是Fermi能级在禁带的中间，我们管这个能级叫 Intrinsich Fermi 级，因为MWG（Massenwirkungsgesetz），如果搀入了三价或者五价的原子后，Fermi级将会向下或者向上移。对于你的后半段我还是不太明白。参杂以后为什么费米能级会上移或者下移呢？这个是由donant决定的，如果是n型半导体，则会在本正半导体的价带上方产生一层导带，电子可以直接从夹带跃迁到donor形成的导带中，而费米能级就在两者之间。p型半导体道理相同，不过在本征半导体的导带下方形成一层价带层，电子可以从这里跃迁到原来的导带中。实际上费米能级是有它自己的物理意义的，并不

15、是简单的在导带和价带的二分之一处，费米能级是电子所能占有的最高能级，就是说一个固体有若干电子，这些电子根据能量大小占据了不同的能级，就像排队一样，当所有的电子都排完以后，最后最高的能级处，就是费米能级，这是物理上的定义。在半导体物理中和一些工程计算中，为了计算中的方便，便定义费米能级为导带和价带的中间。希望你能明白我说的意思你说的那些亲和势和逸出功的关系，实际上你画一个图就很好理解了，因为导带的最低处是电子能占有的最低能级，所以他到真空能级的差就是得到一个电子所能放出的最高能量。而逸出功是从费米能级处算得，所以加上这部分能量，自然就是逸出功的大小了。我觉得你好像这些东西并不理解，都是在死记硬背

16、，这样子考试的时候会出问题的，恕我直言恩，这个地方确实我不太能理解，因为问题多多。如果说导带最低处是一个电子能占据的最低能级，那当电子在共价键中也就是Valenz Bond中的能量又比导带的能量来的更低。而且在当一个电子在共价键中得到足够的能量，共价键被打破以后，除了一个电子跳到导带上，在禁带又出现了一个Defektelektorn，即我们所谓的空穴，这个空穴竟然也有能量，这就对我来说很难理解。因为空穴实际上是两个原本应该共享两个电子的两个质子现在却只共享了一个电子，凭什么人们认为这个空穴是电子的能量表现，同时能量级是在价带呢？其次在我们学的Fermi-Dirac统计中， Ferimi级，实际

17、上是所有电子和空穴的平均能量级的统计平均值，而不是单个电子的最高能级，因为势必有电子在导带，也有空穴（Defektelektron）在禁带。这是从微观到宏观的转化的函数。对于排队的，我觉对更像是波尔索末菲的原子模型，和电子按照的四个量子数来占据轨道。最后，如果导带的最低处是电子能占据的最低能级，而他从导带底到真空的状态变换，我认为应该是半导体原子失去了一个电子，而不是得到一个电子，从而导致了我对这个亲合势的不理解，为什么不是电离能？你说错了，费米能级是电子能占有的最高能级，但并不是导带的最低能级，而是价带的最高能级，这样你的疑惑应该会解决了吧另外，Fermi-Dirac统计理论我们没有学，学的

18、主要是固体物理中的定义，因为在计算DOS以及理解能级的理论的时候是需要这个定义的。确实并不是轨道完全排满以后才排下一个电子，但是这个讲起来就有复杂了，有好多个模型，比如openshell, close shell 之类的，你要是不涉及这些应该不需要管。有可能，确实我在看其他的书的时候，有看到国Ferimi级。定义不是Fermi-Dirac统计的级。可能我们讲的不是一个东西。不过，从导带低到真空的能量差是吸收一个电子的需要的能量，我还是不能理解。因为在未加电的情况下，半导体都是电中性的，而加了电压后，电子被吸出来，能带电，应该是半导体失去电子，当然动态情况下，另一边Source会补充新的电荷，但

19、在局部，即表面上，很难理解是亲合势。讲的肯定是一个东西，不过不同的定义，不同的假设而已。导带的最低能级到真空能级是吸收一个电子所能放出的最大能量，这个不是一个定义，而是根据定义得出的一个结论，你画一个能级图就可以很明显的得出这个结论。而半导体的这个东西不能这么理解，因为所谓的半导体是指在通常条件下不导电，而在特定条件下导电，电子只是通过半导体移动，这个半导体更可以在加电压的条件下理解为导体。实际上导体和半导体的定义很模糊的，只是根据能隙的大小给出了一个界限，而导体的导带和价带其实也不完全是连续的，中间也有能隙，不过比较小而以。所以你不能那样子理解，就像你不能把电线导电理解成是电线发生了氧化还原

20、的过程一样那个亲和势再详细地讲就是，根据定义是在真空中吸收一个电子所能放出的能量，这个电子就是用真空能级到了电中性的原子中，由于原子的价带是满的，电子只能在导带中停留，这样的话，电子所能带的最低能级就是导带中的最低能级，这个能量差就是所放出的能量恩，现在我终于有点明白了，是不是这样。对于一个中性原子来说，比如一个核为4，带4个电子的原子，尽管原子外的轨道数的无穷多的，但在正常情况下，它对4个电子的束缚能力最强，虽然有电子能进入他的外轨道，但这个电子和质子的引力是偏弱，在这种情况下，原子吸引一个真空中的电子到它的外轨道，所释放的能量，叫亲合能，同样这个外轨道的电子得到同样的电荷也能离开原子回到真

21、空。这是亲合势。总的电荷数是。（4,4） （4，4）1，或 （4,4）1而电离能是将原属于原子的最外层的电子脱离到真空出去需要的能量，即 （4,4）- （+4, -3），这是电离能。不知我的理解对不对？第二个对的，第一个不大对，是这样的，一个原子比如说氟原子，外层有7个电子，但是通常8个电子才达到饱和，所以这个氟原子很愿意再吸收一个电子从而使外层轨道饱和，这个过程如果发生在真空中的氟原子，那么所放出的能量就是亲和势比如说纳，外层只有一个电子，为了达到饱和，他比较愿意失去一个电子对于轨道，也就是能级，理论上是有无穷多的，只要有自由电子能进入轨道，由于核的吸引力，电子就可以在轨道上停留，但是由于原

22、子本身也有很多点子，电子根电子还有排斥力，所以就要看吸引力和排斥力之间谁占上风了。那对于钠来说，电离能和亲合势的区别是什么？仅仅是一个得到，一个失去电子么？本来就是这样的啊，难道一个定义对于不同的元素还有不同的结果吗？对于金属来说，这个亲合势是不是通常很大，因为它们基本上都是失去电子？而且它们能否保持这种不稳定状态。应该是很小，他们不愿意接受电子，electron affinity 很弱亲合能不是释放能量的么，如果很小，Potential Barrier岂不是很低，很easy的就得到电子？这个是释放，不是得到，affinity 是衡量得到电子的一种能力，你google一下再好好看看，我都快被你

23、弄糊涂了是跟两个原子的距离有关，跟自由电子是两回事啊或者我们这样子理解，一个电子在真空中的能量我们可以认为是A，当这个电子被金属吸引后，电子的能量就变成了b，很明显B呵呵，看来是初学者的烦恼。在我们的半导体里，掺三价的Bor原子的affinity比掺五价的Phosphor原子的affinity要低，但照理来说三价的是Accptor，更容易得到电子。所以有点糊涂原帖由 eisenstange 于 2006-9-28 16:12 发表所以有点糊涂 你这么说我觉得你连半导体的这个donor和acceptor都没搞明白，参杂后的affinity是要考虑donant的，B比P的affinity低,所以这

24、个结果是很正常的至于B作为acceptor是因为它的电子少，但是却可以提供空穴，实际上空穴也是可以移动的，p型半导体就是空穴的移动。他并不是接收电子，而是提供可移动的载流子，空穴和电子都是载流子参杂后的affinity是要考虑donant，这个我知道，而我同时也知道，这个affinity的变化，和掺杂的元素，以及杂质的浓度是有关系的，比如在PN结中，导带底一直随着空穴的浓度降低而降低，同时affinity的大小却随着这个降低而增加， 所以我认为这个affinity的变化，最终是和Bor或者Phosphor有关的。电子和空穴的导电是两种不同的机制，所以我认为这个affinity还不能完全的如上面

25、讨论的来对待。因为在Banddiagram上，affinity是从真空到导带底，也就是说，只计算已经在导带的电子到真空的能量差，而对于非金属元素，最外层的电子一般不在导带上（绝对0度情况下），而处于共价键中，所以affinity作为吸收电子而释放的能量，我还是有些糊涂。只有一种说法，即affinity不仅仅是对单个原子，而且要同时考虑化学键。感觉又回到起点了，对了，空穴的能量，你能给我解释解释么？对着我很难理解。实际上是核的引力，如何转嫁到电子的能量上去了呢？正常情况下，按基本的理论是没有电子在导带的，价带到导带有个能隙，金属可以导电因为这个能隙比较小而以。你的理解从一开始就不对，还有你说的那

26、一些东西我认为你需要从头到尾好好看一遍书了，看完再来问吧，你这些东西不清楚，根本就是怎么讲都不清楚空穴的能量很简单，电子跃迁后，留下一个空穴，这个空穴就带正电，自然有能量，这个本来就是一个抽象的概念，如果你实在理解不了也没办法了。“比如在PN结中，导带底一直随着空穴的浓度降低而降低，同时affinity的大小却随着这个降低而增加“， 能说出为什么吗？不要只记住结论，你搞清楚原因就可以理解了“最终是和Bor或者Phosphor有关的“ 跟参杂浓度有关，我不明白你为什么非要讨论affinity,金属中重要的是negativity即affinity不仅仅是对单个原子，而且要同时考虑化学键 考虑化学键

27、就不是affinity了，就是negativity了，我不明白你为什么会得出这些奇怪的理论你自己看书吧，你这不是差一点点的问题，从一开始就没有搞明白，难道你们教授没有给你们讲课吗？这种东西应该会讲得很清楚地，当时不明白为什么不直接问教授呢？这个原因是，当掺杂原子代替了硅原子在晶格中的位置，由于电子数目的不同，产生多余的电子和空穴，而这些电子的能量，并不像受激发后产生的自由电子一样，而是仍然受原子核的部分引力，因此它的能量要略低于导带的底，从而导致整个导带向下偏，同样在空穴上。即affinity不仅仅是对单个原子，而且要同时考虑化学键 ，我想说的是，一个气态原子吸收电子后构成负离子，释放的能量为

28、亲合势，对这个负离子来说实际上是原子和电子是在一起移动的（在化学反应中，形成化学键，我认为）。而在导带中的电子，是不受原子核影响，可以单独自由移动的，所以这个亲合势如果从导带低计算到真空的话，我很难理解。而且对于单独的硅原子来说，吸收一个电子，构成离子释放的能量，并不等于一个在半导体内自由移动的电子到真空的能量差。也许在大学一年级的时候教过，不过我不在，但从半导体材料的时候，已经不讨论 Affinity原理的问题了，所有的都是 Banddiagram和浓度。对这个负离子来说实际上是原子和电子是在一起移动的（在化学反应中，形成化学键，我认为）。不明白你这句话的意思，但是化学键的形成需要至少两个原

29、子，需要成键能而在导带中的电子，是不受原子核影响，可以单独自由移动的，所以这个亲合势如果从导带低计算到真空的话，我很难理解这句话基本上不正确，导带中理论上是没有电子的，如果原子是呈中性的话，这里是不考虑你提到的那个统计理论的。而就是电子在导带中，也不可能不受原子核的影响，哪怕是自由电子，也会受到原子核的影响，如果affinity大的话，结果就是电子被原子吸引并束缚，每一个电子都有一个波函数，电子和原子核带电可以产生若干电场，所有的电子和原子核都会受到电场的影响，真空中的自由电子也是会受到影响的，不存在可以单独自由移动的说法。亲和势的东西我看你还是不要管了，你的化学基础好象太弱了。至于后面的已经涉及到了量子物理的范畴了，你还是再好好看看书吧，你现在的观点就是过于绝对，整个世界都是一个相对的世界，你不可能绝对隔离物质的。不打算在回答你的问题了，不好意思，因为再回答下去已经没有什么意思了，再问下去估计我要跟你解释什么是化学键，以及若干的理论的问题了，你问得很多东西实际上google一下或者认真看看书上讲的，都能被解答。