- Primera i segona afinitats electròniques
- primera
- segona
- Com varia l'afinitat electrònica en la taula periòdica
- Variació pel nucli i l'efecte apantallante
- Variació per configuració electrònica
- exemples
- exemple 1
- exemple 2
- referències
La afinitat electrònica o electroafinitat és una mesura de la variació energètica d'un àtom en fase gasosa quan incorpora un electró a la seva capa de valència. Un cop l'electró hagi estat adquirit per l'àtom A, l'anió resultant A - pot ser que sigui més estable o no que el seu estat basal. Per això, aquesta reacció pot ser endotèrmica o exotèrmica.
Per convenció, quan el guany de l'electró és endotèrmica se li assigna a la valor de l'afinitat electrònica un signe positiu "+"; en canvi, si és exotèrmica -és a dir, allibera energia- a aquest valor se li dóna un signe negatiu "-". En quines unitats s'expressen aquests valors? En kJ / mol, o en eV / àtom.
Si l'element estigués en fase líquida o sòlida, els seus àtoms interaccionarien entre ells. Això provocaria que l'energia absorbida o alliberada, a raó del guany electrònica, es dispersés entre tots aquests, llançant resultats poc fiables.
En canvi, en fase gasosa s'assumeix que estan aïllats; en altres paraules, que no interaccionen amb res. Llavors, els àtoms involucrats en aquesta reacció són: A (g) i A - (g). Aquí (g) denota que l'àtom està en fase gasosa.
Primera i segona afinitats electròniques
primera
La reacció del guany electrònica pot representar-se com:
A (g) + i - => A - (g) + I, o com A (g) + i - + E => A - (g)
A la primera equació, E (energia) es troba com a producte a la banda esquerra de la fletxa; i en la segona equació l'energia es compta com a reactiu, situant-se en el costat dret. És a dir, que la primera correspon a un guany electrònica exotèrmica i la segona a un guany electrònica endotèrmica.
No obstant això, en ambdós casos és només un electró el qual se suma a la capa de valència de l'àtom A.
segona
També és possible que, un cop format el ió negatiu A -, aquest torna a absorbir un altre electró:
A - (g) + i - => A 2- (g)
No obstant això, els valors per a la segona afinitat electrònica són positius, ja que s'han de vèncer les repulsions electrostàtiques entre el ió negatiu A - i l'electró entrant i -.
Què determina que un àtom gasós "rebi" de millor grau un electró? La resposta es troba essencialment en el nucli, en l'efecte apantallante de les capes electròniques internes i en la capa de valència.
Com varia l'afinitat electrònica en la taula periòdica
A la imatge superior les fletxes vermelles assenyalen les adreces en què s'incrementa l'afinitat electrònica dels elements. D'aquí es pot entendre l'afinitat electrònica com una més de les propietats periòdiques, amb la peculiaritat que presenta moltes excepcions.
L'afinitat electrònica augmenta ascendint pels grups i, així mateix, augmenta d'esquerra a dreta per la taula periòdica, especialment per les rodalies de l'àtom de fluor. Aquesta propietat està estretament relacionada amb el radi atòmic i els nivells energètics de les seves orbitals.
Variació pel nucli i l'efecte apantallante
El nucli té protons, els quals són partícules amb càrrega positiva que exerceixen una força atractiva sobre els electrons de l'àtom. Com més a prop estiguin els electrons de l'nucli, major serà l'atracció que aquests senten. Així, a mesura que augmenta la distància de l'nucli als electrons, menors són les forces d'atracció.
A més, els electrons de la capa interna ajuden a «apantallar» l'efecte de l'nucli sobre els electrons de les capes més externes: els electrons de valència.
Això es deu a les pròpies repulsions electròniques entre les seves càrregues negatives. No obstant això, aquest efecte es contraresta amb l'increment de l'nombre atòmic Z.
Quina relació té això amb l'afinitat electrònica? Que un àtom gasós A tindrà més tendència a guanyar electrons i formar ions negatius estables quan l'efecte apantallante és major a les repulsions entre l'electró entrant i els de la capa de valència.
El contrari passa quan els electrons es troben molt allunyats de l'nucli i les repulsions entre aquests no desfavoreixen el guany electrònica.
Per exemple, a l'descendir en un grup es "obren" nous nivells energètics, els quals incrementen la distància entre el nucli i els electrons externs. És per aquesta raó que a l'ascendir pels grups augmenten les afinitats electròniques.
Variació per configuració electrònica
Tots els orbitals tenen els seus nivells d'energia, de manera que, si el nou electró ocuparà un orbital de major energia, l'àtom necessitarà absorbir energia perquè això sigui possible.
Encara més, la manera en què els electrons ocupen els orbitals pot afavorir o no el guany electrònica, distingint així diferències entre els àtoms.
Per exemple, si tots els electrons estan desaparellats en els orbitals p, la inclusió d'un nou electró ocasionarà la formació d'un parell aparellat, el qual exerceix forces de repulsió sobre els altres electrons.
Aquest és el cas per a l'àtom de nitrogen, la afinitat electrònica (8kJ / mol) és menor que per a l'àtom de carboni (-122kJ / mol).
exemples
exemple 1
La primera i segona afinitat electrònica per a l'oxigen és:
O (g) + i - => O - (g) + (141kJ / mol)
O - (g) + i - + (780kJ / mol) => O 2- (g)
La configuració electrònica per al O és 1s 2 2s 2 2p 4. Existeix ja un parell aparellat d'electrons, els quals no poden superar la força d'atracció de l'nucli; per tant, el guany electrònica allibera energia després de formar-se el estable ió O -.
No obstant això, tot i que O 2- té la mateixa configuració que el gas noble neó, els seus repulsions electròniques superen la força d'atracció de el nucli, i per permetre l'ingrés de l'electró és necessari una aportació energètica.
exemple 2
Si es comparen les afinitats electròniques dels elements de el grup 17, s'haurà el següent:
F (g) + i - = 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 dalt a baix -descendiendo en el grup-els radis atòmics augmenten, així com la distància entre el nucli i els electrons externs. Això ocasiona un increment en les afinitats electròniques; però, el fluor, el qual hauria de tenir el valor més gran, és superat pel clor.
Per què? Aquesta anomalia demostra l'efecte de les repulsions electròniques sobre la força d'atracció i el baix apantallament.
A causa de que és un àtom molt petit, el fluor "condensa" tots els seus electrons en un reduït volum, ocasionant una major repulsió sobre l'electró entrant a diferència dels seus congèneres més voluminosos (Cl, Br i I).
referències
- Chemistry LibreTexts. Electron Affinity. Recuperat el 04 de juny de 2018, de: chem.libretexts.org
- Jim Clark. (2012). Electron Affinity. Recuperat el 04 de juny de 2018, de: chemguide.co.uk
- Carl R. Nau. Electron Affinities of the Main-Group Elements. Recuperat el 04 de juny de 2018, de: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- Prof. N. De Leon. Electron Affinity. Recuperat el 04 de juny de 2018, de: iun.edu
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27 de maig de 2016). Electron Affinity Definition. Recuperat el 04 de juny de 2018, de: thoughtco.com
- Cdang. (03 de octubre de 2011). Electron affinity periodic table.. Recuperat el 04 de juny de 2018, de: commons.wikimedia.org
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Química. (8va ed.). Cengage Learning, pàg 227-229.
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgànica. (Quarta edició., Pàg. 29). Mc Graw Hill.