Afinitatea electronică Cum diferă în tabelul și exemplele periodice



afinitate electronică sau electroafinitatea este o măsură a variației de energie a unui atom în faza gazoasă atunci când încorporează un electron în carcasa sa de valență. Odată ce electronul a fost obținut de atomul A, anionul A rezultat- poate fi mai stabilă sau mai puțin decât starea bazală. Prin urmare, această reacție poate fi endotermă sau exotermă.

Prin convenție, atunci când câștigul de electron este endotermic, un semn pozitiv "+" este atribuit valorii afinității electronice; în schimb, dacă este exotermă - adică, eliberează energie - această valoare este dată unui semn negativ "-". În ce unități sunt exprimate aceste valori? În kJ / mol sau în eV / atom.

Dacă elementul era în fază lichidă sau solidă, atomii săi ar interacționa unul cu celălalt. Acest lucru ar face ca energia absorbită sau eliberată, la viteza câștigului electronic, să fie dispersată între toate acestea, generând rezultate nesigure.

În schimb, în ​​faza gazoasă se presupune că acestea sunt izolate; Cu alte cuvinte, ele nu interacționează cu nimic. Apoi, atomii implicați în această reacție sunt: ​​A (g) și A-(G). Aici (g) indică faptul că atomul este în fază gazoasă.

index

  • 1 Afinități electronice primul și al doilea
    • 1.1 În primul rând
    • 1.2 În al doilea rând
  • 2 Cum afinitatea electronică variază în tabelul periodic
    • 2.1 Variația prin miez și efectul de ecranare
    • 2.2 Variația prin configurație electronică
  • 3 Exemple
    • 3.1 Exemplul 1
    • 3.2 Exemplul 2
  • 4 Referințe

Prima și a doua afinități electronice

în primul rând

Reacția câștigului electronic poate fi reprezentată ca:

A (g) + e- => A-(g) + E sau A (g) + e- + E => A-(G)

În prima ecuație, E (energia) se găsește ca produs în partea stângă a săgeții; iar în cea de-a doua ecuație, energia este considerată reactivă, fiind situată pe partea dreaptă. Adică primul corespunde unui câștig electronic exotermic și cel de-al doilea câștig electronic endotermic.

Cu toate acestea, în ambele cazuri este doar un electron care adaugă la stratul de valență al atomului A.

în al doilea rând

De asemenea, este posibil ca, după formarea ionului negativ A-, acest lucru absoarbe din nou un alt electron:

A-(g) + e- => A2-(G)

Cu toate acestea, valorile celei de a doua afinități electronice sunt pozitive, deoarece repulsiile electrostatice dintre ionul negativ A trebuie depășite- și electronul de intrare și-.

Ce determină faptul că un atom gazos "primește" un electron mai bun? Răspunsul se află în esență în nucleu, în efectul de ecranare al straturilor electronice interne și în carcasa valenței.

Cum afinitatea electronică variază în tabelul periodic

În imaginea superioară, săgețile roșii indică direcțiile în care afinitatea electronică a elementelor crește. De aici, afinitatea electronică poate fi înțeleasă ca o altă proprietate periodică, cu particularitatea că ea prezintă multe excepții.

Afinitatea electronică crește ascendent prin grupuri și, de asemenea, crește de la stânga la dreapta prin masa periodică, în special prin vecinătatea atomului de fluor. Această proprietate este strâns legată de raza atomică și de nivelurile energetice ale orbitalilor săi.

Variația prin miez și efectul de ecranare

Nucleul are protoni, care sunt particule încărcate pozitiv care exercită o forță atractivă asupra electronilor atomului. Cu cât electronii sunt mai aproape de nucleu, cu atât este mai mare atracția pe care o simt. Astfel, deoarece distanța de la nucleu la electroni crește, forțele de atracție sunt mai mici.

În plus, electronii stratului interior ajută la "protejarea" efectului nucleului asupra electronilor straturilor extreme: electronii de valență.

Acest lucru se datorează și repulsiilor electronice în rândul taxelor lor negative. Totuși, acest efect este contracarat de creșterea numărului atomic Z.

Care este relația dintre afinitatea precedentă și cea electronică? Că un atom gazos A va avea mai multă tendință să obțină electroni și să formeze ioni negativi stabili atunci când efectul de ecranare este mai mare decât repulsia dintre electronul de intrare și cel al valenței.

Opusul se întâmplă atunci când electronii sunt foarte departe de nucleu, iar repulsiile dintre ele nu dezavantajează câștigul electronic.

De exemplu, când coborâți într-un grup, "noi" niveluri de energie sunt "deschise", ceea ce mărește distanța dintre nucleu și electronii externi. Din acest motiv, atunci când grupurile ascendente cresc afinitățile electronice.

Variație prin configurație electronică

Toate orbitele au nivelul lor de energie, deci dacă noul electron va ocupa o orbitală energetică mai mare, atomul va trebui să absoarbă energia pentru ca acest lucru să fie posibil.

În plus, modul în care electronii ocupă orbitalii poate sau nu poate favoriza câștigul electronic, diferențiind astfel diferențele dintre atomi.

De exemplu, dacă toți electronii nu sunt corelați în orbitalii p, includerea unui nou electron va determina formarea unei perechi potrivite, care exercită forțe repulsive asupra celorlalți electroni.

Acesta este cazul atomului de azot, a cărui afinitate electronică (8kJ / mol) este mai mică decât pentru atomul de carbon (-122kJ / mol).

Exemple

Exemplul 1

Primul și al doilea afinități electronice pentru oxigen sunt:

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

O-(g) + e- + (780 kJ / mol) => 02-(G)

Configurația electronică pentru O este 1s22s22p4. Există deja o pereche de electroni perechi, care nu poate depăși forța de atracție a nucleului; prin urmare, câștigul electronic eliberează energie după formarea ionului stabil-.

Cu toate acestea, deși O2- Are aceeași configurație ca gazul nobil neon, repulsiile sale electronice depășesc forța atractivă a nucleului și pentru a permite intrarea electronului, este necesară o alimentare cu energie.

Exemplul 2

Dacă comparăți afinitățile electronice ale elementelor din grupa 17, veți avea următoarele:

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- = I-(g) + (295 kJ / mol)

De sus în jos - care coboară în grup - crește raza atomică, precum și distanța dintre nucleul și electronii externi. Aceasta determină o creștere a afinităților electronice; totuși, fluorul, care ar trebui să aibă cea mai mare valoare, este depășit de clor.

De ce? Această anomalie demonstrează efectul repulsiilor electronice asupra forței atractive și a scutului scăzut.

Deoarece este un atom foarte mic, fluorul "condensează" toți electronii într-un volum mic, provocând o repulsie mai mare asupra electronului care intră, spre deosebire de volumul său mai mare (Cl, Br și I).

referințe

  1. Chimie LibreTexts. Electron afinitate. Adus pe 4 iunie 2018, de la: chem.libretexts.org
  2. Jim Clark (2012). Electron afinitate. Adus pe 4 iunie 2018, de la: chemguide.co.uk
  3. Carl R. Nave. Electron al afinităților principale ale grupului. Adus pe 4 iunie 2018, de la: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
  4. Prof. N. De Leon. Electron afinitate. Adus pe 4 iunie 2018, de la: iun.edu
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27 mai 2016). Definiția afinității electronilor. Adus pe 4 iunie 2018, de la: thoughtco.com
  6. Cdang. (3 octombrie 2011). Tabel periodic cu afinitate de electroni. [Figura]. Descărcat pe 4 iunie 2018, de la: commons.wikimedia.org
  7. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chimie. (Ediția a 8-a). CENGAGE Learning, p. 227-229.
  8. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică (A patra ediție, pagina 29). Mc Graw Hill.