O Afinidade eletrônica ou eletroafinidade é uma medida da variação energética de um átomo na fase gasosa quando ele incorpora um elétron à sua camada de valência. Uma vez que o elétron foi adquirido pelo átomo A, o ânion A resultante- ele pode ou não ser mais estável do que seu estado inicial. Portanto, esta reação pode ser endotérmica ou exotérmica..
Por convenção, quando o ganho do elétron é endotérmico, o valor de afinidade do elétron é atribuído a um sinal positivo "+"; Por outro lado, se for exotérmico - isto é, libera energia - este valor recebe um sinal negativo "-". Em quais unidades esses valores são expressos? Em kJ / mol, ou em eV / átomo.
Se o elemento estivesse em uma fase líquida ou sólida, seus átomos interagiriam uns com os outros. Isso faria com que a energia absorvida ou liberada, devido ao ganho eletrônico, fosse dispersa entre todos esses, produzindo resultados não confiáveis..
Por outro lado, na fase gasosa, presume-se que estejam isolados; em outras palavras, eles não interagem com nada. Então, os átomos envolvidos nesta reação são: A (g) e A-(g). Aqui (g) denota que o átomo está na fase gasosa.
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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 contabilizada como reativa, estando localizada no lado direito. Ou seja, o primeiro corresponde a um ganho eletrônico exotérmico e o segundo a um ganho eletrônico endotérmico.
No entanto, em ambos os casos, é apenas um elétron que é adicionado à camada de valência do átomo A..
Também é possível que, uma vez que o íon negativo A é formado-, ele absorve outro elétron novamente:
PARA-(g) + e- => Adois-(g)
Porém, os valores para a afinidade do segundo elétron 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 encontra-se essencialmente no núcleo, no efeito de blindagem das camadas eletrônicas internas e na camada de valência..
Na imagem superior, as setas vermelhas indicam as direções em que aumenta a afinidade eletrônica dos elementos. A partir disso, a afinidade eletrônica pode ser entendida como mais uma das propriedades periódicas, com a peculiaridade de apresentar muitas exceções..
A afinidade eletrônica aumenta de forma ascendente através dos grupos e também aumenta da esquerda para a direita ao longo da tabela periódica, especialmente na vizinhança do átomo de flúor. Esta propriedade está intimamente relacionada ao raio atômico e aos níveis de energia de seus orbitais..
O núcleo tem prótons, que são partículas carregadas positivamente que exercem uma força atrativa sobre os elétrons do átomo. Quanto mais próximos os elétrons estão do núcleo, maior é a atração que sentem. Assim, à medida que aumenta a distância do núcleo aos elétrons, menores são as forças de atração..
Além disso, os elétrons da camada interna ajudam a "blindar" o efeito do núcleo sobre os 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 neutralizado pelo aumento do número atômico Z.
Como isso se relaciona com a afinidade eletrônica? Que um átomo gasoso A terá uma tendência maior de ganhar elétrons e formar íons negativos estáveis quando o efeito de proteção for maior do que as repulsões entre o elétron que chega e aqueles da camada de valência.
O oposto ocorre quando os elétrons estão muito distantes do núcleo e as repulsões entre eles não prejudicam o ganho eletrônico..
Por exemplo, descer em um grupo "abre" novos níveis de energia, que aumentam a distância entre o núcleo e os elétrons externos. É por esta razão que ao ascender pelos grupos as afinidades eletrônicas aumentam..
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 forma como 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 estão desemparelhados nos orbitais p, a inclusão de um novo elétron causará a formação de um par emparelhado, 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).
A primeira e a segunda afinidade eletrônica para o oxigênio são:
O (g) + e- => O-(g) + (141kJ / mol)
OU-(g) + e- + (780kJ / mol) => Odois-(g)
A configuração eletrônica para O é 1sdois2sdois2 P4. Já existe um par de elétrons emparelhado, que não consegue superar a força atrativa do núcleo; portanto, o ganho eletrônico libera energia após a formação do íon O estável.-.
No entanto, embora Odois- Possui a mesma configuração do gás nobre néon, suas repulsões eletrônicas excedem a força atrativa do núcleo, e para permitir a entrada do elétron é necessária uma contribuição de energia.
Se as afinidades eletrônicas dos elementos do grupo 17 forem comparadas, será obtido 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)
I (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; entretanto, o flúor, que deveria ter o maior valor, é superado pelo cloro.
Por quê? Esta anomalia demonstra o efeito das repulsões eletrônicas sobre a força atrativa e baixa blindagem..
Por ser um átomo muito pequeno, o flúor "condensa" todos os seus elétrons em um pequeno volume, causando uma repulsão maior no elétron que entra, ao contrário de seus congêneres mais volumosos (Cl, Br e I)..
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