- Prima și a doua afinități electronice
- Primul
- Al doilea
- Modul în care variază afinitatea electronilor în tabelul periodic
- Variația în funcție de miez și efect de ecranare
- Variația după configurația electronilor
- Exemple
- Exemplul 1
- Exemplul 2
- Referințe
Afinitatea electronic sau electro-afinitate este o măsură a variației energetice a unui atom în fază gazoasă când încorporează un electron cochilia de valență. Odată ce electronul a fost achiziționat de atomul A, anionul A rezultat - poate sau nu mai stabil decât starea sa la sol. Prin urmare, această reacție poate fi endotermică sau exotermică.
Prin convenție, când câștigul de electroni este endoterm, un semn pozitiv "+" este atribuit valorii de afinitate a electronilor; Pe de altă parte, dacă este exotermă - adică eliberează energie - acestei valori i se dă un semn negativ "-". În ce unități sunt exprimate aceste valori? În kJ / mol sau în eV / atom.
Dacă elementul ar fi într-o fază lichidă sau solidă, atomii săi ar interacționa unul cu celălalt. Acest lucru ar face ca energia absorbită sau eliberată, din cauza câștigului electronic, să fie dispersată între toate acestea, obținând rezultate nesigure.
În schimb, în faza gazoasă se presupune că sunt izolate; cu alte cuvinte, nu interacționează cu nimic. Deci, atomii implicați în această reacție sunt: A (g) și A - (g). Aici (g) denotă că atomul se află în faza gazoasă.
Prima și a doua afinități electronice
Primul
Reacția de câștig electronic poate fi reprezentată ca:
A (g) + e - => A - (g) + E, sau ca A (g) + e - + E => A - (g)
În prima ecuație, E (energie) se găsește ca un produs în partea stângă a săgeții; iar în a doua ecuație energia este considerată ca reactivă, fiind situată pe partea dreaptă. Adică, primul corespunde unui câștig electronic exotermic și al doilea unui câștig electronic endotermic.
Cu toate acestea, în ambele cazuri este un singur electron care este adăugat la coaja de valență a atomului A.
Al doilea
Este posibil și ca, odată format ionul negativ A - să absoarbă un alt electron:
A - (g) + e - => A 2– (g)
Cu toate acestea, valorile pentru a doua afinitate de electroni sunt pozitive, deoarece repulsiile electrostatice dintre ionul negativ A - și electronul de intrare e - trebuie depășite .
Ce determină faptul că un atom gazos „primește” mai bine un electron? Răspunsul se găsește în esență în nucleu, în efectul de ecranare a cojilor electronice interioare și în coaja de valență.
Modul în care variază afinitatea electronilor în tabelul periodic
În imaginea superioară, săgețile roșii indică direcțiile în care crește afinitatea electronică a elementelor. Din aceasta, afinitatea electronilor poate fi înțeleasă ca una din mai multe proprietăți periodice, cu particularitatea că are multe excepții.
Afinitatea electronilor crește ascendent prin grupuri și crește, de asemenea, de la stânga la dreapta de-a lungul tabelului periodic, în special în jurul atomului de fluor. Această proprietate este strâns legată de raza atomică și nivelurile de energie ale orbitelor sale.
Variația în funcție de miez și efect de ecranare
Nucleul are protoni, care sunt particule încărcate pozitiv, care exercită o forță atractivă asupra electronilor din atom. Cu cât electronii sunt mai apropiați de nucleu, cu atât atracția se simte mai mare. Astfel, pe măsură ce distanța de la nucleu la electroni crește, cu atât forțele atractive sunt mai mici.
Mai mult, electronii din carcasa interioară ajută la „protejarea” efectului nucleului asupra electronilor din carcasele cele mai exterioare: electronii de valență.
Acest lucru se datorează repulsiilor electronice în sine între tarifele lor negative. Cu toate acestea, acest efect este contracarat prin creșterea numărului atomic Z.
Cum se referă cele de mai sus la afinitatea electronică? Că un atom gazos A va avea o tendință mai mare de a câștiga electroni și va forma ioni negativi stabili atunci când efectul de ecranare este mai mare decât repulsiile dintre electronul care intră și cele ale învelișului de valență.
Opusul apare atunci când electronii sunt foarte departe de nucleu și repulsiile dintre ei nu defavorizează câștigul electronic.
De exemplu, coborârea într-un grup „deschide” noi niveluri de energie, care cresc distanța dintre nucleu și electronii externi. Din acest motiv, pe măsură ce înaintați grupurile, afinitățile electronice cresc.
Variația după configurația electronilor
Toți orbitalii au nivelul lor de energie, astfel încât dacă noul electron va ocupa un orbital cu energie mai mare, atomul va trebui să absoarbă energie pentru ca acest lucru să fie posibil.
Mai mult, modul în care electronii ocupă orbitalii poate sau nu favoriza câștigul electronic, distingând astfel diferențele dintre atomi.
De exemplu, dacă toți electronii nu sunt împerecheți în orbitalele p, includerea unui nou electron va determina formarea unei perechi împerecheate, care exercită forțe repulsive asupra celorlalți electroni.
Acesta este cazul atomului de azot, a cărui afinitate de electroni (8kJ / mol) este mai mică decât pentru atomul de carbon (-122kJ / mol).
Exemple
Exemplul 1
Prima și a doua afinități electronice pentru oxigen sunt:
O (g) + e - => O - (g) + (141kJ / mol)
O - (g) + e - + (780kJ / mol) => O 2– (g)
Configurația electronilor pentru O este 1s 2 2s 2 2p 4 . Există deja o pereche de electroni, care nu poate depăși forța atractivă a nucleului; prin urmare, câștigul electronic eliberează energie după formarea O - ionului stabil .
Cu toate acestea, deși O 2– are aceeași configurație ca neonul de gaz nobil, repulsiile sale electronice depășesc forța atractivă a nucleului și este necesară o alimentare cu energie pentru a permite intrarea electronului.
Exemplul 2
Dacă sunt comparate afinitățile electronice ale elementelor din grupa 17, se vor obține 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 - descendent în grup - razele atomice cresc, precum și distanța dintre nucleu și electronii externi. Aceasta provoacă o creștere a afinităților electronice; cu toate acestea, 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 săi într-un volum mic, provocând o repulsie mai mare asupra electronului de intrare decât congenerii mai voluminoși (Cl, Br și I).
Referințe
- Chimie LibreTexturi. Afinitatea electronilor. Preluat pe 4 iunie 2018, de la: chem.libretexts.org
- Jim Clark. (2012). Afinitatea electronilor. Preluat pe 4 iunie 2018, de la: chemguide.co.uk
- Carl R. Nave. Afinități electronice ale elementelor grupului principal. Preluat pe 4 iunie 2018, de la: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- Prof. N. De Leon. Afinitatea electronilor. Preluat pe 4 iunie 2018, de la: iun.edu
- Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (27 mai 2016). Definiția afinității electronilor. Preluat pe 4 iunie 2018, de pe: thinkco.com
- Cdang. (3 octombrie 2011). Tabelul periodic al afinității electronilor. . Preluat pe 04 iunie 2018, de la: commons.wikimedia.org
- Whitten, Davis, Peck și Stanley. Chimie. (Ediția a VIII-a). CENGAGE Learning, p. 227-229.
- Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică. (Ediția a patra., P. 29). Mc Graw Hill.