Энергия сродства к электрону

Эне́ргия сродства́ к электро́ну, или сродство к электрону — энергия, выделяющаяся или поглощающаяся в процессе присоединения электрона к атому, молекуле или многоатомной системе.

В химии и атомной физике 

В химии и атомной физике, под объектом, к которому будет присоединяться электрон, подразумевается свободный атом в его основном состоянии или молекула, превращающиеся при этом в отрицательный ион A−:

 

Здесь  — энергия сродства к электрону.

Так понимаемое cродство к электрону численно равно и противоположно по знаку энергии ионизации соответствующего изолированного однозарядного аниона. Оно выражается в килоджоулях на моль (кДж/моль) или в электрон-вольтах на атом (эВ/атом).

В отличие от ионизационного потенциала атома, имеющего всегда эндоэнергетическое значение, сродство атома к электрону описывается как экзоэнергетическими, так и эндоэнергетическими значениями.

Сродство к электрону определяет окислительную способность частицы. Молекулы с большим сродством к электрону являются сильными окислителями. Наибольшим сродством к электрону обладают элементы 1 и 7 группы (p-элементы VII группы). Наименьшее сродство к электрону у атомов с конфигурацией s2 (Be, Mg, Zn) и s2p6 (Ne, Ar) или с наполовину заполненными p-орбиталями (N, P, As):

Небольшие расхождения в цифрах между табл. 1 и табл. 2 обусловлены тем, что данные взяты из разных источников, а также погрешностью измерений.

Наибольшее значение сродства к электрону имеет гексафторид платины: 7,00±0,35 эВ.

В физике твёрдого тела 

В физике твёрдого тела, в физике полупроводников и диэлектриков, под сродством к электрону понимается разность энергии края зоны проводимости материала и минимальной энергией электрона в вакууме.

Это расстояние равно энергии, выделяющейся при перемещении электрона из вакуума (уровень энергии ) в среду, с попаданием данного электрона по энергии на дно зоны проводимости . 

В таком случае объектом, принимающим электрон, становится не отдельный атом или молекула, а толща материала. Для энергии сродства к электрону в физике твёрдого тела используется обозначение  или  (от ) а в качестве единицы измерения обычно используется электрон-вольт:

 

Численные значения величины  существенно отличаются от значений  для отдельных атомов того же вещества. Например, сродство к электрону к кремниевому кристаллу составляет 4,05 эВ, а к изолированному атома кремния 1,39 эВ/атом.
 
Знание величин  важно для построения энергетических зонных диаграмм многослойных гетероструктур, так как от этих величин зависит разрыв зон на гетерограницах.

Наряду со сродством к электрону при изучении полупроводниковых структур используется понятие работы выхода равная разности  между уровнем вакуума  и энергией Ферми вблизи поверхности рассматриваемого материала. При этом, если  практически не зависит от концентрации легирующих примесей и наличия внешнего напряжения, то  может варьироваться. Такое варьирование обусловлено изменением положения  по отношению к краям энергетических зон ,  зависящее от например, степени легирования.

Примечания

Литература 
 Ахметов Н. С. Актуальные вопросы курса неорганической химии. — М.: Просвещение, 1991. — 224 с. ISBN 5-09-002630-0
 Корольков Д. В. Основы неорганической химии. — М.: Просвещение, 1982. — 271 с.

Общая химия
Физика полупроводников
Энергия