6.5 Lotubundnar breytingar á eiginleikum frumefna

Lotubundnar breytingar á eiginleikum frumefna

Námsmarkmið

Í lok þessa kafla muntu geta:

Lýst og útskýrt þá þróun sem sést í atómstærð, jónunarorku og rafsækni frumefna

Frumefnin í hópum (lóðréttum dálkum) lotukerfisins sýna svipaða efnafræðilega hegðun. Þessi líkindi eiga sér stað vegna þess að meðlimir hóps hafa sama fjölda og dreifingu rafeinda í gildishvolfum sínum. Hins vegar eru einnig önnur mynstur í efnaeiginleikum í lotukerfinu. Til dæmis, þegar við förum niður eftir hóp, eykst málmkenndur eiginleiki frumeindanna. Súrefni, efst í hópi 16 (6A), er litlaust gas; í miðjum hópnum er selen hálfleiðandi fast efni; og neðar er póloníum silfurgrátt fast efni sem leiðir rafmagn.

Þegar við förum þvert yfir lotu frá vinstri til hægri bætist róteind við kjarnann og rafeind við gildishvolfið fyrir hvert frumefni í röð. Þegar við förum niður eftir frumefnum í hóp helst fjöldi rafeinda í gildishvolfinu óbreyttur, en höfuðskammtatalan hækkar um einn í hvert skipti. Skilningur á rafeindaskipan frumefna gerir okkur kleift að skoða suma af þeim eiginleikum sem stjórna efnafræðilegri hegðun þeirra. Þessir eiginleikar breytast lotubundið eftir því sem rafeindaskipan frumefnanna breytist. Þeir eru (1) stærð (radíus) frumeinda og jóna, (2) jónunarorkur og (3) rafsækni.

Breytingar á samgildum radíus

Skammtafræðilega myndin gerir það erfitt að ákvarða ákveðna stærð frumeindar. Hins vegar eru nokkrar hagnýtar leiðir til að skilgreina radíus frumeinda og þar með ákvarða hlutfallslegar stærðir þeirra sem gefa nokkurn veginn svipuð gildi. Við munum nota samgildan radíus (e. covalent radius) (Mynd 6.30), sem er skilgreindur sem helmingur fjarlægðarinnar milli kjarna tveggja eins frumeinda þegar þær eru tengdar með samgildu tengi (þessi mæling er möguleg vegna þess að frumeindir innan sameinda halda enn að miklu leyti sinni frumeindareinkennum). Við vitum að þegar við förum niður eftir hóp eykst höfuðskammtatalan, n, um einn fyrir hvert frumefni. Þannig bætast rafeindirnar við á svæði sem er sífellt fjarlægara kjarnanum. Afleiðingin er sú að stærð frumeindarinnar (og samgildur radíus hennar) hlýtur að aukast þegar við aukum fjarlægð ystu rafeindanna frá kjarnanum. Þessi þróun er sýnd fyrir samgilda radíusa halógena í Tafla 6.7 og Mynd 6.30. Þróunina fyrir allt lotukerfið má sjá í Mynd 6.30.

Tafla 6.7
Samgildir radíusar halógenhópsins
Frumeind	Samgildur radíus (pm)	Kjarnhleðsla
F	64	+9
Cl	99	+17
Br	114	+35
I	133	+53
At	148	+85

This figure has two parts: a and b. In figure a, four diatomic molecules are shown to illustrate the method of determining the atomic radius of an atom. The first model, in light green, is used to find the F atom radius. Two spheres are pushed very tightly together. The distance between the centers of the two atoms is indicated above the diagram with a double-headed arrow labeled “128 picometers (pm).” The end points of this arrow connect to line segments that extend to the atomic radii below. Beneath the molecule is the label, “F radius equals 128 pm divided by 2 equals 64 pm.” The next three models are similarly used to show the atomic radii of additional atoms. The second diatomic molecule is in a darker shade of green. The distance between the radii is 198 pm. Beneath the molecule is the label, “Cl radius equals 198 pm divided by 2 equals 99 pm.” The third diatomic molecule is in red. The distance between the radii is 228 pm. Beneath the molecule is the label, “Br radius equals 228 pm divided by 2 equals 114 pm.” The fourth diatomic molecule is in purple. The distance between the radii is 266 pm. Beneath the molecule is the label, “I radius equals 266 pm divided by 2 equals 133 pm.” In figure b, a periodic table layout is used to compare relative sizes of atoms, using green spheres. No spheres are provided for the noble or inert gas—group 18 elements. General trends noted are increasing circle size moving from top to bottom in a group, with a general tendency toward increasing atomic radii toward the lower left corner of the periodic table. — Mynd 6.30 (a) Radíus frumeindar er skilgreindur sem helmingur fjarlægðarinnar milli kjarnanna í sameind sem samanstendur af tveimur eins frumeindum sem tengdar eru með samgildu tengi. Atómradíus halógena eykst niður eftir hópnum eftir því sem n eykst. (b) Samgildir radíusar frumefnanna eru sýndir í réttum hlutföllum. Almenna þróunin er sú að radíusar aukast niður eftir hóp og minnka þvert yfir lotu.

This graph entitled, “Atomic Radii,” is labeled, “Atomic Number,” on the horizontal axis and, “Radius (p m),” on the vertical axis. Markings are provided every 10 units up to 60 on the horizontal axis beginning at zero. Vertical lines extend from the horizontal axis upward at each of these markings. The vertical axis begins at 0 and increases by 50’s up to 300. Horizontal lines are drawn across the graph at multiples of 50. A black jagged line connects the radii values for elements with atomic numbers 1 through 60 on the graph. Peaks are evident at the locations of the alkali metals: L i, N a, K, R b, and C s, at which points on the graph purple dots are placed and elements are labeled in purple. Similarly, minima exist at the locations of noble or inert gases: H e, N e, A r, K r, X e, and R n, at which points blue dots are placed and element symbols are provided in blue. The locations of period 4 and period 5 transition elements are provided with green dots. These points are clustered together in two locations on the graph which are circled in red and labeled accordingly. The green dots for the transition elements along with the line that connects them form a U shape on the graph within each of the red circles drawn. The atomic radii for the alkali metals in picometers are: L i 167, N a 190, K 243, R b 265, and C s 298. The atomic radii of the noble or inert gases included in the graph in picometers are: H e 31, N e 38, A r 71, K r 88, and X e 108. — Mynd 6.31 Innan hverrar lotu minnkar atómradíusinn eftir því sem Z eykst; til dæmis frá K til Kr. Innan hvers hóps (t.d. alkalímálmarnir sýndir með fjólubláu) er þróunin sú að atómradíusinn eykst eftir því sem Z eykst.

Eins og sýnt er í Mynd 6.31, þegar við förum þvert yfir lotu frá vinstri til hægri, komumst við almennt að því að hvert frumefni hefur minni samgildan radíus en frumefnið á undan. Þetta kann að virðast þversagnakennt því það gefur í skyn að frumeindir með fleiri rafeindir hafi minni atómradíus. Þetta má útskýra með hugtakinu virk kjarnhleðsla, Z_eff (e. effective nuclear charge, zeff). Þetta er aðdráttarkrafturinn sem kjarninn beitir á tiltekna rafeind, að teknu tilliti til allra fráhrindikrafta milli rafeinda. Fyrir vetni er aðeins ein rafeind og því eru kjarnhleðslan (Z) og virka kjarnhleðslan (Z_eff) jafnar. Fyrir allar aðrar frumeindir skjölda innri rafeindirnar ytri rafeindunum að hluta til fyrir aðdráttarkrafti kjarnans, og því:

Hýsing ræðst af líkunum á því að önnur rafeind sé á milli rafeindarinnar sem um ræðir og kjarnans, sem og af fráhrindikrafti milli rafeinda sem rafeindin sem um ræðir verður fyrir. Kjarnarafeindir eru góðar í að hýsa, á meðan rafeindir í sama gildishvolfi hindra ekki kjarnaaðdráttinn sem þær verða fyrir hvor af annarri jafn skilvirkt. Þess vegna, í hvert sinn sem við færum okkur frá einu frumefni til þess næsta yfir lotu, eykst Z um einn, en hýsingin eykst aðeins lítillega. Þannig eykst Z_eff þegar við færum okkur frá vinstri til hægri yfir lotu. Sterkari aðdrátturinn (hærri virk kjarnhleðsla) sem rafeindir hægra megin í lotukerfinu verða fyrir dregur þær nær kjarnanum, sem gerir samgilda radíusinn minni.

Þannig, eins og við gætum búist við, er auðveldast að fjarlægja ystu rafeindirnar eða gildisrafeindirnar vegna þess að þær hafa hæstu orkuna, eru meira hýstar og eru lengst frá kjarnanum. Að jafnaði, þegar aðalflokka frumefni mynda katjónir, gera þau það með því að tapa ns eða np rafeindunum sem var bætt við síðast í Aufbau-ferlinu. Hliðarmálmar, aftur á móti, tapa ns rafeindunum áður en þeir byrja að tapa (n – 1)d rafeindunum, jafnvel þótt ns rafeindunum sé bætt við fyrst, samkvæmt Aufbau-lögmálinu.

Breytingar á jónaradíusum

Jónaradíus er mælikvarðinn sem notaður er til að lýsa stærð jónar. Katjón hefur alltaf færri rafeindir og sama fjölda róteinda og móðurfrumeindin; hún er minni en frumeindin sem hún er mynduð úr (Mynd 6.32). Til dæmis er samgildur radíus álfrumeindar (1s²2s²2p⁶3s²3p¹) 118 pm, en jónaradíus Al³⁺ (1s²2s²2p⁶) er 68 pm. Þegar rafeindir eru fjarlægðar úr ysta gildishvolfinu verða kjarnarafeindirnar sem eftir eru í minni hvolfum fyrir meiri virkri kjarnhleðslu Z_eff (eins og rætt var um) og dragast enn nær kjarnanum.

The figure includes spheres in green to represent the relative sizes of A l and S atoms. The relatively large A l sphere in the upper left is labeled 118. The significantly smaller S sphere in the upper right is labeled 104. Beneath each of these spheres is a red sphere. The red sphere in the lower left is very small in comparison to the other spheres and is labeled, “A l superscript 3 plus 68.” The red sphere in the lower right is significantly larger than the other spheres and is labeled, “S superscript 2 negative 170. “ — Mynd 6.32 Radíus katjónar er minni en móðurfrumeindarinnar (Al), vegna tapaðra rafeinda; radíus anjónar er stærri en móðurfrumeindarinnar (S), vegna viðbættra rafeinda.

Katjónir með hærri hleðslur eru minni en katjónir með lægri hleðslur (t.d. hefur V²⁺ jónaradíus upp á 79 pm, á meðan V³⁺ hefur 64 pm). Þegar við förum niður eftir flokkum lotukerfisins sjáum við að katjónir frumefna í röð með sömu hleðslu hafa yfirleitt stærri radíus, sem samsvarar aukningu á höfuðskammtatölunni, n.

Anjón (neikvæð jón) myndast við álagningu einnar eða fleiri rafeinda á gildishvolf frumeindar. Þetta leiðir til meiri fráhrindikrafts milli rafeindanna og minnkunar á Z_eff á hverja rafeind. Bæði áhrifin (aukinn fjöldi rafeinda og minnkað Z_eff) valda því að radíus anjónar er stærri en móðurfrumeindarinnar (Mynd 6.32). Til dæmis hefur brennisteinsfrumeind ([Ne]3s²3p⁴) samgildan radíus upp á 104 pm, en jónaradíus súlfíðanjónarinnar ([Ne]3s²3p⁶) er 170 pm. Fyrir frumefni í röð sem fara niður eftir hvaða flokki sem er, hafa anjónir hærri höfuðskammtatölur og þar af leiðandi stærri radíus.

Frumeindir og jónir sem hafa sömu rafeindaskipan (e. isoelectronic) eru sagðar vera samrafeinda. Dæmi um samrafeinda agnir eru N^3–, O^2–, F^–, Ne, Na⁺, Mg²⁺ og Al³⁺ (1s²2s²2p⁶). Önnur samrafeindaröð er P^3–, S^2–, Cl^–, Ar, K⁺, Ca²⁺ og Sc³⁺ ([Ne]3s²3p⁶). Fyrir frumeindir eða jónir sem eru samrafeinda ræður fjöldi róteinda stærðinni. Því meiri sem kjarnhleðslan er, því minni er radíusinn í röð samrafeinda jóna og frumeinda.

Breytingar á jónunarorku

Orkan sem þarf til að fjarlægja lausbundnustu rafeindina úr frumeind í gasfasa á grunnástandi er kölluð fyrsta jónunarorka (e. ionization energy) hennar (IE₁). Fyrsta jónunarorkan fyrir frumefnið X er orkan sem þarf til að mynda katjón með +1 hleðslu:

Orkan sem þarf til að fjarlægja næstlausbundnustu rafeindina er kölluð önnur jónunarorka (IE₂).

Orkan sem þarf til að fjarlægja þriðju rafeindina er þriðja jónunarorkan og svo framvegis. Það þarf alltaf orku til að fjarlægja rafeindir úr frumeindum eða jónum, þannig að jónunarferli eru innvermin og IE-gildi eru alltaf jákvæð. Í stærri frumeindum er lausbundnasta rafeindin staðsett lengra frá kjarnanum og því er auðveldara að fjarlægja hana. Þegar stærð (frumeindarradíus) eykst ætti jónunarorkan því að minnka. Ef við tengjum þessa röksemdafærslu við það sem við höfum nýlega lært um radíusa, myndum við búast við að fyrsta jónunarorka minnki niður eftir hópum og aukist þegar farið er yfir lotu.

Mynd 6.33 sýnir á línuriti sambandið milli fyrstu jónunarorku og sætistölu nokkurra frumefna. Gildi fyrstu jónunarorku fyrir frumefnin eru gefin í Mynd 6.34. Innan lotu eykst IE₁ almennt með hækkandi Z. Niður eftir hópi minnkar IE₁-gildið almennt með hækkandi Z. Það eru þó nokkur kerfisbundin frávik frá þessari þróun. Athugið að jónunarorka bórs (sætistala 5) er minni en beryllíums (sætistala 4) þrátt fyrir að kjarnahleðsla bórs sé meiri um eina róteind. Þetta má skýra með því að orka undirhvolfanna eykst eftir því sem l eykst, vegna ígengni og skermunar (eins og áður var rætt í þessum kafla). Innan hvers hvolfs hafa s-rafeindir lægri orku en p-rafeindir. Þetta þýðir að erfiðara er að fjarlægja s-rafeind úr frumeind en p-rafeind í sama hvolfi. Rafeindin sem er fjarlægð við jónun beryllíums ([He]2s²) er s-rafeind, en rafeindin sem er fjarlægð við jónun bórs ([He]2s²2p¹) er p-rafeind; þetta leiðir til lægri fyrstu jónunarorku fyrir bór, jafnvel þótt kjarnahleðsla þess sé meiri um eina róteind. Þannig sjáum við lítið frávik frá spáðri þróun í hvert sinn sem nýtt undirhvolf hefst.

This figure includes a graph labeled, “Atomic Number,” on the horizontal axis and, “Ionization Energy (k J divided by mol),” on the vertical axis. Markings are provided on the horizontal axis at 10, 18, 36, 54, and 86. Vertical lines extend from the horizontal axis upward at each of these values. The vertical axis begins at 0 and increases by 500’s up to 2500. Horizontal lines are drawn across the graph at multiples of 500. A red jagged line connects the ionization energies for elements with atomic numbers 1 through 86 on the graph. Peaks are evident at the locations of the noble or inert gases: H e, N e, A r, K r, X e, and R n. Similarly, minima exist at the locations of the alkali metals: L i, N a, K, R b, and C s. Elements labeled on the graph and their associated ionization energies are as follows: H 1310, H e 2370, L i 520, B e 900, B 800, C 1090, N 1400, O 1310, F 1680, N e 2080, N a 490, M g 730, P 1060, A r 1520, K 420, Z n 910, A s 960, B r 1140, K r 1350, R b 400, C d 870, X e 1170, T l 590, and R n 1030. — Mynd 6.33 Fyrsta jónunarorka frumefna í fyrstu sex lotunum er sýnd á línuriti gagnvart sætistölu þeirra.

The figure includes a periodic table with the title, “First Ionization Energies of Some Elements (k J per mol).” The table identifies the row or period number at the left in purple, and group or column numbers in blue above each column. First ionization energies listed top to bottom for group 1 are: H 1310, L i 520, N a 490, K 420, R b 400, C s 380, and three dots are placed in the box for F r. In group 2 the values are: B e 900, M g 730, C a 590, S r 550, and B a 500. In group 3 the values are: S c 630, Y 620, and L a 540. In group 4, the values are: T i 660, Z r 660, H f 700. In group 5, the values are: V 650, N b 670, and T a 760. In group 6, the values are: C r 660, M o 680, and W 770. In group 7, the values are: M n 710, T c 700, and R e 760. In group 8, the values are: F e 760, R u 720, and O s 840. In group 9, the values are: C o 760, R h 720, and I r 890. In group 10, the values are: N i 730, P d 800, and P t 870. In group 11, the values are: C u 740, A g 730, and A u 890. In group 12, the values are: Z n 910, C d 870, and H g 1000. In group 13, the values are: B 800, A l 580, G a 580, I n 560, and T l 590. In group 14, the values are: C 1090, S i 780, G e 780, S n 700, and P b 710. In group 15, the values are: N 1400, P 1060, A s 960, S b 830, and B i 800. In group 16, the values are: O 1310, S 1000, S e 950, T e 870, and P o 810. In group 17, the values are: F 1680, C l 1250, B r 1140, I 1010, and A t has three dots. In group 18, the values listed are: B e 2370, N e 2080, A r 1520, K r 1350, X e 1170, and R n 1030. — Mynd 6.34 Þessi útgáfa af lotukerfinu sýnir fyrstu jónunarorku (IE₁), í kJ/mól, fyrir valin frumefni.

Annað frávik kemur fram þegar svigrúm verða meira en hálffyllt. Fyrsta jónunarorka súrefnis er örlítið minni en köfnunarefnis, þrátt fyrir þróunina í átt að auknum IE₁-gildum þegar farið er yfir lotu. Ef við skoðum svigrúmsmynd súrefnis sjáum við að með því að fjarlægja eina rafeind eyðist fráhrindikrafturinn milli rafeinda sem stafar af pörun rafeinda í 2p-svigrúminu og útkoman verður hálffyllt svigrúm (sem er orkulega hagstætt). Hliðstæðar breytingar eiga sér stað í næstu lotum (athugið dýfuna fyrir brennistein á eftir fosfór í Mynd 6.34).

This figure includes the element symbol O followed by the electron configuration 1 s superscript 2 2 s superscript 2 2 p superscript 4. An orbital diagram follows, which consists of two individual squares, labeled as, “1 s,” and, “2 s,” below followed by a grouping of three connected squares which are labeled, “2 p.” All boxes are oriented in a row. The two individual squares and the first square in the row of connected squares contain a pair of half arrows. One half arrow in each pair points up, and one points down. The downward pointing arrow in the first square in the row of connected squares is red. The remaining two squares each contain single upward pointing half arrows.

Að fjarlægja rafeind úr katjón er erfiðara en að fjarlægja rafeind úr hlutlausri frumeind vegna meiri rafstöðuaðdráttar að katjóninni. Sömuleiðis er erfiðara að fjarlægja rafeind úr katjón með hærri jákvæðri hleðslu en að fjarlægja rafeind úr jón með lægri hleðslu. Þannig eykst síðari jónunarorka fyrir eitt frumefni alltaf. Eins og sést í Tafla 6.8 er mikil aukning í jónunarorku fyrir hvert frumefni. Þetta stökk samsvarar því að fjarlægja innri rafeindir, sem er erfiðara að fjarlægja en gildisrafeindir. Til dæmis hafa Sc og Ga bæði þrjár gildisrafeindir, þannig að snögg aukning á jónunarorku á sér stað eftir þriðju jónun.

Tafla 6.8
Síðari jónunarorkur fyrir valin frumefni (kJ/mól)
Frumefni	IE₁	IE₂	IE₃	IE₄	IE₅	IE₆	IE₇
K	418,8	3051,8	4419,6	5876,9	7975,5	9590,6	11343
Ca	589,8	1145,4	4912,4	6490,6	8153,0	10495,7	12272,9
Sc	633,1	1235,0	2388,7	7090,6	8842,9	10679,0	13315,0
Ga	578,8	1979,4	2964,6	6180	8298,7	10873,9	13594,8
Ge	762,2	1537,5	3302,1	4410,6	9021,4	Ekki tiltækt	Ekki tiltækt
As	944,5	1793,6	2735,5	4836,8	6042,9	12311,5	Ekki tiltækt

Dæmi 6.13

Röðun jónunarorku

Spáðu fyrir um röð vaxandi orku fyrir eftirfarandi ferli: IE₁ fyrir Al, IE₁ fyrir In, IE₂ fyrir Na, IE₃ fyrir Al.

Lausn

Að fjarlægja 5p¹ rafeindina úr In er auðveldara en að fjarlægja 3p¹ rafeindina úr Al vegna þess að hærra n svigrúmið er lengra frá kjarnanum, þannig að IE₁(In) < IE₁(Al). Að jóna þriðju rafeindina úr ${\text{Al:}\, ({{\text{Al}}}^{{2+}}\, \longrightarrow \, {{\text{Al}}}^{{3+}}+{\text{e}}^{\text{−}})}$ krefst meiri orku vegna þess að katjónin Al²⁺ togar sterkara í rafeindina en hlutlausa Al frumeindin, þannig að IE₁(Al) < IE₃(Al). Önnur jónunarorka fyrir natríum fjarlægir kjarnarafeind, sem er mun orkumeira ferli en að fjarlægja gildisrafeindir. Þegar allt þetta er tekið saman fáum við: IE₁(In) < IE₁(Al) < IE₃(Al) < IE₂(Na).

Skoðaðu þekkingu þína

Hvað hefur lægsta gildið fyrir IE₁: O, Po, Pb eða Ba?

Breytingar á rafeindasækni

Rafeindasækni (e. electron affinity) (EA) er orkubreytingin fyrir ferlið þar sem rafeind er bætt við frumeind í gasfasa til að mynda anjón (neikvæða jón).

Þetta ferli getur verið annaðhvort innvermið eða útvermið, allt eftir frumefninu. Rafeindasækni sumra frumefna er gefin í Mynd 6.35. Þú getur séð að mörg þessara frumefna hafa neikvæð gildi fyrir EA, sem þýðir að orka losnar þegar frumeindin í gasfasa tekur við rafeind. Hins vegar, fyrir sum frumefni, þarf orku til að frumeindin verði neikvætt hlaðin og gildi rafeindasækni þeirra er jákvætt. Rétt eins og með jónunarorku, eru síðari gildi rafeindasækni tengd myndun jóna með meiri hleðslu. Önnur rafeindasækni er orkan sem tengist því að bæta rafeind við anjón til að mynda –2 jón, og svo framvegis.

Eins og við gætum spáð fyrir um verður auðveldara að bæta við rafeind yfir röð frumeinda eftir því sem virk kjarnhleðsla frumeindanna eykst. Við komumst að því að þegar við förum frá vinstri til hægri yfir lotu, hafa rafeindasæknigildi (EA) tilhneigingu til að verða neikvæðari. Undantekningarnar sem finnast meðal frumefna í hópi 2 (2A), hópi 15 (5A) og hópi 18 (8A) má skilja út frá rafeindaskipan þessara hópa. Eðallofttegundirnar, hópur 18 (8A), hafa fullfyllt hvolf og rafeindinni sem bætist við verður að bæta við hærra n orkustig, sem er erfiðara að gera. Hópur 2 (2A) hefur fullfyllt ns undirhvolf, og því fer næsta rafeind sem bætist við inn á hærra orkustigið np, þannig að aftur er rafeindasæknigildið sem sést ekki eins og þróunin myndi spá fyrir um. Að lokum hefur hópur 15 (5A) hálffyllt np undirhvolf og næstu rafeind verður að para saman við fyrirliggjandi np rafeind. Í öllum þessum tilfellum raskar upphaflegur hlutfallslegur stöðugleiki rafeindaskipanarinnar þróuninni í rafeindasækni.

Við gætum líka búist við því að frumeindin efst í hverjum hóp hafi neikvæðustu rafsæknina; fyrsta jónunarorka þeirra bendir til þess að þessar frumeindir hafi mestu virku kjarnhleðsluna. Hins vegar, þegar við förum niður hóp, sjáum við að annað frumefnið í hópnum hefur oftast neikvæðustu rafsæknina. Þetta má rekja til smæðar n = 2 hvolfsins og þess mikla fráhrindikrafts sem verður milli rafeinda. Til dæmis hefur klór, með rafsækni upp á –348 kJ/mól, hæsta gildi allra frumefna í lotukerfinu. Rafsækni flúors er –322 kJ/mól. Þegar við bætum rafeind við flúorfrumeind til að mynda flúoríðanjón (F^–), bætum við rafeind við n = 2 hvolfið. Rafeindin laðast að kjarnanum, en það er líka verulegur fráhrindikraftur frá hinum rafeindunum sem þegar eru til staðar í þessu litla gildishvolfi. Klórfrumeindin hefur sömu rafeindaskipan í gildishvolfinu, en þar sem rafeindin sem bætist við fer inn í n = 3 hvolfið, tekur hún mun stærra svæði og fráhrindikrafturinn milli rafeinda minnkar. Rafeindin sem bætist við verður ekki fyrir jafn miklum fráhrindikrafti og klórfrumeindin tekur við viðbótarrafeind auðveldar, sem leiðir til neikvæðari rafsækni.

The figure includes a periodic table with the title, “Electron Affinity Values for Selected Elements (k J per mol).” The table identifies the row or period number at the left in purple, and group or column numbers in blue above each column. Electron affinity values for representative elements are indicated with values marked with asterisks identifying calculated values. The electron affinity values for group 1 (column 1) elements are provided with the element symbols in the table as follows: H negative 72, L i negative 60, N a negative 53, K negative 48, R b negative 46, and C s negative 45. In group 2, the values are: B e positive 240 asterisk, M g positive 230 asterisk, C a positive 150 asterisk, S r positive 160 asterisk, and B a positive 50 asterisk. In group 13, the values are: B negative 23, A l negative 44, G a negative 40 asterisk, I n negative 40 asterisk, and T l negative 50. In group 14, the values are: C negative 123, S i negative 120, G e negative 115, S n negative 121, and P b negative 101. In group 15 the values are: N 0, P negative 74, A s negative 7, S b negative 101, and B i negative 101. In group 16, the values are: O negative 141, S negative 20, S e negative 195, T e negative 190, and P o negative 170. In group 17, the values are: F negative 322, C l negative 348, B r negative 324, I negative 295, and A t negative 270 asterisk. In group 18, the values are: H e positive 20 asterisk, N e negative 30, A r positive 35 asterisk, K r positive 40 asterisk, X e positive 40 asterisk, and R n positive 40 asterisk. — Mynd 6.35 Þessi útgáfa af lotukerfinu sýnir gildi rafsækni (í kJ/mól) fyrir valin frumefni.

Eiginleikarnir sem ræddir eru í þessum kafla (stærð frumeinda og jóna, virk kjarnhleðsla, jónunarorkur og rafsækni) eru lykilatriði til að skilja efnahvörf. Til dæmis, þar sem flúor hefur orkulega hagstæða rafsækni og stóra orkuhindrun fyrir jónun (IE), er mun auðveldara að mynda flúoranjónir en katjónir. Málmkenndir eiginleikar, þar á meðal rafleiðni og mótunarhæfni (hæfileikinn til að móta í plötur), eru háðir því að hafa rafeindir sem auðvelt er að fjarlægja. Þannig eykst málmkenndur eiginleiki þegar við förum niður hóp og minnkar þegar farið er yfir lotu í sömu þróun og sést fyrir stærð frumeinda, því það er auðveldara að fjarlægja rafeind sem er lengra frá kjarnanum.