Afinidade eletrônica como ela varia na tabela periódica e nos exemplos

O afinidade eletrônica ou eletroafinidade é uma medida da variação de energia de um átomo na fase gasosa quando incorpora um elétron em sua camada de valência. Uma vez que o elétron tenha sido adquirido pelo átomo A, o ânion resultante^- pode ser mais estável ou não do que seu estado basal. Portanto, esta reação pode ser endotérmica ou exotérmica.

Por convenção, quando o ganho do elétron é endotérmico, um sinal positivo "+" é atribuído ao valor da afinidade eletrônica; em vez disso, se é exotérmico - isto é, libera energia - esse valor recebe um sinal negativo "-". Em quais unidades esses valores são expressos? Em kJ / mol ou em eV / atom.

Se o elemento estivesse na fase líquida ou sólida, seus átomos interagiriam um com o outro. Isso faria com que a energia absorvida ou liberada, à taxa do ganho eletrônico, fosse dispersa entre todos esses, produzindo resultados não confiáveis.

Em contraste, na fase gasosa presume-se que eles estão isolados; Em outras palavras, eles não interagem com nada. Então, os átomos envolvidos nesta reação são: A (g) e A^-g) Aqui (g) indica que o átomo está na fase gasosa.

Índice

• 1 Primeira e segunda afinidades eletrônicas
  • 1.1 Primeiro
  • 1,2 segundo
• 2 Como a afinidade eletrônica varia na tabela periódica
  • 2.1 Variação pelo núcleo e efeito de blindagem
  • 2.2 Variação por configuração eletrônica
• 3 exemplos
  • 3.1 Exemplo 1
  • 3,2 Exemplo 2
• 4 referências

Primeira e segunda afinidades eletrônicas

Primeiro

A reação de ganho eletrônico pode ser representada como:

A (g) + e^- => A^-(g) + E, ou como A (g) + e^- + E => A^-g)

Na primeira equação, E (energia) é encontrado como um produto no lado esquerdo da seta; e na segunda equação a energia é contada como reativa, localizando-se no lado direito. Ou seja, a primeira corresponde a um ganho eletrônico exotérmico e a segunda a um ganho endotérmico eletrônico.

No entanto, em ambos os casos, é apenas um elétron que aumenta a camada de valência do átomo A.

Segundo

Também é possível que, uma vez formado o íon negativo A,^-, isso absorve outro elétron novamente:

Um^-(g) + e^- => A^2-g)

No entanto, os valores para a segunda afinidade eletrônica são positivos, uma vez que as repulsões eletrostáticas entre o íon negativo A devem ser superadas^- e o elétron de entrada e^-.

O que determina que um átomo gasoso "receba" melhor um elétron? A resposta reside essencialmente no núcleo, no efeito de blindagem das camadas eletrônicas internas e na camada de valência.

Como a afinidade eletrônica varia na tabela periódica

Na imagem superior, as setas vermelhas indicam as direções nas quais a afinidade eletrônica dos elementos aumenta. A partir daqui a afinidade eletrônica pode ser entendida como mais uma das propriedades periódicas, com a peculiaridade de que apresenta muitas exceções.

A afinidade eletrônica aumenta ascendente através dos grupos e, da mesma forma, aumenta da esquerda para a direita através da tabela periódica, especialmente pela vizinhança do átomo de flúor. Esta propriedade está intimamente relacionada com o raio atômico e os níveis de energia de seus orbitais.

Variação pelo núcleo e efeito de proteção

O núcleo tem prótons, que são partículas carregadas positivamente que exercem uma força atrativa sobre os elétrons do átomo. Quanto mais próximos os elétrons do núcleo, maior a atração que eles sentem. Assim, à medida que a distância do núcleo aos elétrons aumenta, as forças de atração são menores.

Além disso, os elétrons da camada interna ajudam a "proteger" o efeito do núcleo nos elétrons das camadas mais externas: os elétrons de valência.

Isso se deve às próprias repulsões eletrônicas entre suas cargas negativas. No entanto, este efeito é contrariado pelo aumento do número atômico Z.

Qual é a relação entre o primeiro e a afinidade eletrônica? Que um átomo gasoso A terá mais tendência a ganhar elétrons e formar íons negativos estáveis ​​quando o efeito de proteção for maior que as repulsões entre o elétron entrante e aqueles do invólucro de valência.

O oposto acontece quando os elétrons estão muito longe do núcleo e as repulsões entre eles não prejudicam o ganho eletrônico.

Por exemplo, ao descer em um grupo, os "novos" níveis de energia são "abertos", o que aumenta a distância entre o núcleo e os elétrons externos. É por essa razão que quando os grupos ascendentes aumentam as afinidades eletrônicas.

Variação por configuração eletrônica

Todos os orbitais têm seus níveis de energia, portanto, se o novo elétron ocupar um orbital de maior energia, o átomo precisará absorver energia para que isso seja possível.

Além disso, a maneira pela qual os elétrons ocupam os orbitais pode ou não favorecer o ganho eletrônico, distinguindo assim as diferenças entre os átomos.

Por exemplo, se todos os elétrons não são pareados nos orbitais p, a inclusão de um novo elétron causará a formação de um par combinado, que exerce forças repulsivas sobre os outros elétrons.

Este é o caso do átomo de nitrogênio, cuja afinidade eletrônica (8kJ / mol) é menor do que para o átomo de carbono (-122kJ / mol).

Exemplos

Exemplo 1

As primeiras e segundas afinidades eletrônicas do oxigênio são:

O (g) + e^- => O^-(g) + (141kJ / mol)

O^-(g) + e^- + (780kJ / mol) => O^2-g)

A configuração eletrônica do O é 1s²2s²2p⁴. Já existe um par de elétrons pareados, que não conseguem superar a força de atração do núcleo; portanto, o ganho eletrônico libera energia após formar o íon O estável^-.

No entanto, embora O^2- Tem a mesma configuração do gás nobre dos neon, suas repulsões eletrônicas excedem a força atrativa do núcleo e, para permitir a entrada do elétron, é necessário um suprimento de energia.

Exemplo 2

Se você comparar as afinidades eletrônicas dos elementos do grupo 17, você terá o seguinte:

F (g) + e^- = F^-(g) + (328 kJ / mol)

Cl (g) + e^- = Cl^-(g) + (349 kJ / mol)

Br (g) + e^- = Br^-(g) + (325 kJ / mol)

Eu (g) ​​+ e^- = Eu^-(g) + (295 kJ / mol)

De cima para baixo - descendo no grupo - os raios atômicos aumentam, assim como a distância entre o núcleo e os elétrons externos. Isso causa um aumento nas afinidades eletrônicas; no entanto, o flúor, que deve ter o maior valor, é excedido pelo cloro.

Por quê? Esta anomalia demonstra o efeito de repulsões eletrônicas na força atrativa e baixa proteção.

Por ser um átomo muito pequeno, o flúor "condensa" todos os seus elétrons em um pequeno volume, causando uma repulsão maior no elétron que chega, ao contrário do seu volume maior (Cl, Br e I).

Referências

1. Química LibreTexts. Afinidade eletrônica. Retirado em 4 de junho de 2018, de: chem.libretexts.org
2. Jim Clark (2012). Afinidade eletrônica. Retirado em 4 de junho de 2018, de: chemguide.co.uk
3. Carl R. Nave. Afinidades eletrônicas dos elementos do grupo principal. Retirado em 4 de junho de 2018, de: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
4. Prof. N. De Leon. Afinidade eletrônica. Retirado em 4 de junho de 2018, de: iun.edu
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27 de maio de 2016). Definição de afinidade eletrônica. Retirado em 4 de junho de 2018, de: thoughtco.com
6. Cdang (3 de outubro de 2011). Tabela periódica de afinidade eletrônica. [Figura] Retirado em 4 de junho de 2018, de: commons.wikimedia.org
7. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Química (8a ed.). CENGAGE Learning, p 227-229.
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