สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน (electron affinity) คือ พลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่ออะตอมหรือโมเลกุลที่เป็นกลางทางไฟฟ้าในสถานะแก๊สรับอิเล็กตรอนเข้าไปกลายเป็นไอออนลบ
สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนมีหน่วยเป็นจูลต่อโมล (kJ/mol) หรืออิเล็กตรอนโวลต์ (eV)
สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้นตามลำดับจากธาตุที่อยู่ด้านขวาไปซ้ายในตารางธาตุ เนื่องจากอะตอมที่อยู่ด้านขวาจะมีจำนวนอิเล็กตรอนในวงโคจรชั้นนอกสุดมากขึ้น ส่งผลให้แรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนและนิวเคลียสมีมากขึ้น อิเล็กตรอนจึงเข้ามาอยู่วงโคจรชั้นนอกสุดได้ง่ายขึ้น
สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนจะลดลงตามลำดับจากธาตุที่อยู่ด้านบนไปด้านล่างในตารางธาตุ เนื่องจากอะตอมที่อยู่ด้านบนจะมีจำนวนชั้นพลังงานมากขึ้น ส่งผลให้อิเล็กตรอนในวงโคจรชั้นนอกสุดอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากขึ้น แรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนและนิวเคลียสจึงมีน้อยลง อิเล็กตรอนจึงเข้ามาอยู่วงโคจรชั้นนอกสุดได้ยากขึ้น
สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนมีความสำคัญต่อสมบัติทางเคมีของธาตุ เนื่องจากสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนที่สูง แสดงว่าอะตอมสามารถรับอิเล็กตรอนได้ง่าย ธาตุที่มีสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนสูงจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ง่าย
ตัวอย่างของการใช้สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน ได้แก่
- การวัดสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนของธาตุต่างๆ เพื่อใช้ในการจำแนกธาตุ
- การคำนวณพลังงานที่จำเป็นในการเกิดปฏิกิริยาเคมี
- การอธิบายสมบัติทางเคมีของธาตุ
ประเภทของสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน
สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักๆ ดังนี้
- สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนลำดับที่ 1 (EA1) คือ พลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่ออะตอมหรือโมเลกุลที่เป็นกลางทางไฟฟ้าในสถานะแก๊สรับอิเล็กตรอนเข้าไปกลายเป็นไอออนลบ
- สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนลำดับที่ 2 (EA2) คือ พลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่ออะตอมหรือโมเลกุลที่เป็นไอออนลบ (ที่มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียว) รับอิเล็กตรอนเข้าไปกลายเป็นไอออนลบที่มีประจุ -2
สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนลำดับที่ 2 จะมีค่าสูงกว่าสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนลำดับที่ 1 เสมอ เนื่องจากอิเล็กตรอนตัวแรกจะถูกดึงออกไปแล้ว อิเล็กตรอนตัวที่สองจึงจะถูกดึงออกไปจากอะตอมหรือโมเลกุลที่มีประจุบวก ทำให้แรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนและนิวเคลียสมีมากขึ้น
นอกจากนี้ สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนยังสามารถแบ่งออกเป็นประเภทย่อยๆ ได้อีก ดังนี้
- สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนของอะตอม (atomic electron affinity) คือ พลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่ออะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้าในสถานะแก๊สรับอิเล็กตรอนเข้าไปกลายเป็นไอออนลบ
- สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนของโมเลกุล (molecular electron affinity) คือ พลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อโมเลกุลที่เป็นกลางทางไฟฟ้าในสถานะแก๊สรับอิเล็กตรอนเข้าไปกลายเป็นไอออนลบ
- สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนของอะตอมอิสระ (free atom electron affinity) คือ พลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่ออะตอมอิสระที่เป็นกลางทางไฟฟ้าในสถานะแก๊สรับอิเล็กตรอนเข้าไปกลายเป็นไอออนลบ
ประโยชน์ของสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน
สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนมีประโยชน์ในหลายด้าน เช่น
- ใช้ในการจำแนกธาตุ
- ใช้ในการคำนวณพลังงานที่จำเป็นในการเกิดปฏิกิริยาเคมี
- ใช้ในการอธิบายสมบัติทางเคมีของธาตุ
นอกจากนี้ สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนยังใช้ในการศึกษาโครงสร้างอะตอมและพันธะเคมีอีกด้วย
ความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานไอออไนเซชันและสัมพรรคภาพอิเล็กตรอน
พลังงานไอออไนเซชันและสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนเป็นสมบัติทางเคมีของธาตุที่สัมพันธ์กัน โดยพลังงานไอออไนเซชันจะวัดพลังงานที่จำเป็นในการดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมหรือโมเลกุล ในขณะที่สัมพรรคภาพอิเล็กตรอนจะวัดพลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่ออะตอมหรือโมเลกุลรับอิเล็กตรอนเข้าไป
ธาตุที่มีพลังงานไอออไนเซชันสูงจะมีสัมพรรคภาพอิเล็กตรอนต่ำ เนื่องจากอะตอมที่มีพลังงานไอออไนเซชันสูง แสดงว่าอิเล็กตรอนในวงโคจรชั้นนอกสุดถูกยึดไว้ด้วยแรงดึงดูดจากนิวเคลียส