이온화 에너지(ionization energy)와 전자 친화도(electron affinity)의 부호

이온화 에너지(ionization energy)와 전자 친화도(electron affinity)의 부호

 

 

이온화 에너지의 값은 항상 양(+)인 반면, 전자 친화도는 양(+), 음(-) 둘 다 가지는 이유는?

 

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이온화 에너지와 전자 친화도를 정의하는 개념이 다르기 때문입니다.

 

 

이온화 에너지의 정의: 기체 원자로부터 전자 1개를 제거하는데 필요한 에너지

 

 

이온화 에너지는 큰 값이든, 작은 값이든,

원자를 이온화시킬 때는 에너지가 필요하므로, 항상 양(+)의 값을 갖습니다.

 

 

 

전자 친화도의 정의: 기체 원자가 전자 1개를 받아들일 때의 에너지 변화,

또는 “중성 원자와 그 음이온 간의 에너지 차이”로, 다음 과정에서 방출된(흡수한) 에너지

 

 

전자 친화도는 음이온이 중성 원자보다,

① 낮은 에너지를 갖는다면(더 안정하다면), 음(-)의 값을 갖고,

② 높은 에너지를 갖는다면(더 불안정하다면), 양(+)의 값을 갖습니다.

(발열/흡열 반응일 때, 엔탈피변화(ΔH)의 부호와 같습니다.)

 

 

 

[ 이온화에너지와 전자친화도 설명 http://ywpop.tistory.com/2948 ]

 

 

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이온화 에너지는 항상 양(+)의 값을 갖지만,
전자 친화도는 그렇지 않습니다.
이 때문에 그냥 전자 친화도가 크다고 한다거나 큰 값을 갖는다고 하면 안 됩니다.

 

 

할로겐족인 Cl의 전자 친화도의 경우,
Cl(g) + e^- → Cl^-(g) 와 같이 음이온이 되면,
더 안정해지기 때문에, 가장 큰 음(-)의 값을 갖습니다.

 

 

반면에, Mg과 같은 일부 금속과 비활성기체족 원소는
음이온이 되면 더 불안정해지기 때문에, 양(+)의 값을 갖습니다.
( 관련 글 https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Map%3A_Chemistry_-_The_Central_Science_(Brown_et_al.)/07._Periodic_Properties_of_the_Elements/7.5%3A_Electron_Affinities )

 

 

따라서 그냥 큰 값을 갖는다고 하면,
양(+)의 값을 갖는 비활성기체족을 의미하는지,
음(-)의 값을 갖는 할로겐족을 의미하는지 혼란스럽습니다.

 

 

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전자 친화도가 음으로 큰 값을 갖는다는 것은
원자 상태보다 음이온 상태의 퍼텐셜 에너지(위치 에너지)가 더 낮다는 것이며,
따라서 이것은 보다 안정하다는 것을 의미합니다.

[ 참고 https://ywpop.tistory.com/5242 ] 발열 과정 그래프의 퍼텐셜 에너지 준위.

 

 

이 때문에 전자 친화도가 음으로 큰 값을 갖는
Cl과 같은 할로겐족은 쉽게 음이온이 되는 것입니다.