Afinitate electronică sau electro-afinitatea este o măsură a variației energetice a unui atom în faza gazoasă atunci când încorporează un electron în învelișul său de valență. Odată ce electronul a fost dobândit de atomul A, anionul rezultat A- poate fi sau nu mai stabil decât starea dumneavoastră de bază. Prin urmare, această reacție poate fi endotermă sau exotermă..
Prin convenție, atunci când câștigul de electroni este endoterm, valorii afinității electronice i se atribuie un semn pozitiv „+”; Pe de altă parte, dacă este exoterm - 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 între ei. Acest lucru ar face ca energia absorbită sau eliberată, datorită câștigului electronic, să fie dispersată între toate acestea, oferind rezultate nesigure..
Pe de altă parte, 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.
Indice articol
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 (energia) se găsește ca produs pe partea stângă a săgeții; iar în a doua ecuație energia este numărată ca reactivă, fiind localizată pe partea dreaptă. Adică, primul corespunde unui câștig electronic exoterm și al doilea unui câștig electronic endoterm.
Cu toate acestea, în ambele cazuri, un singur electron este adăugat la învelișul de valență al atomului A..
De asemenea, este posibil ca, odată format ionul negativ A-, absoarbe din nou un alt electron:
LA-(g) + e- => ADouă-(g)
Cu toate acestea, valorile pentru a doua afinitate electronică sunt pozitive, deoarece repulsiile electrostatice dintre ionul negativ A trebuie depășite- iar electronul de intrare e-.
Ce determină faptul că un atom gazos „primește” mai bine un electron? Răspunsul se găsește în esență în nucleu, în efectul de protecție al straturilor electronice interne și în stratul de valență.
În imaginea superioară, săgețile roșii indică direcțiile în care crește afinitatea electronică a elementelor. Din aceasta, afinitatea electronică poate fi înțeleasă ca una dintre proprietățile periodice, cu particularitatea că prezintă multe excepții.
Afinitatea electronică crește ascendent prin grupuri și crește, de asemenea, de la stânga la dreapta de-a lungul tabelului periodic, în special în vecinătatea atomului de fluor. Această proprietate este strâns legată de raza atomică și de nivelurile de energie ale orbitalilor săi..
Nucleul are protoni, care sunt particule încărcate pozitiv care exercită o forță de atracție asupra electronilor din atom. Cu cât electronii sunt mai aproape de nucleu, cu atât este mai mare atracția pe care o simt. Astfel, pe măsură ce distanța de la nucleu la electroni crește, cu atât forțele de atracție sunt mai mici..
În plus, electronii învelișului interior ajută la „protejarea” efectului nucleului asupra electronilor învelișului exterior: electronii de valență..
Acest lucru se datorează respingerilor electronice între sarcinile lor negative. Cu toate acestea, acest efect este contracarat prin creșterea numărului atomic Z.
Cum se raportează cele de mai sus la afinitatea electronică? Că un atom gazos A va avea o tendință mai mare de a câștiga electroni și de a forma ioni negativi stabili atunci când efectul de ecranare este mai mare decât repulsiile dintre electronul de intrare și cele ale învelișului de valență.
Opusul apare atunci când electronii sunt foarte departe de nucleu și repulsiile dintre ei nu subminează câștigul electronic..
De exemplu, coborârea într-un grup „deschide” noi niveluri de energie, care măresc distanța dintre nucleu și electronii externi. Din acest motiv, la ascensiunea prin grupuri, afinitățile electronice cresc.
Toți orbitalii au nivelurile lor de energie, deci 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 favoriza sau nu câștigul electronic, distingând astfel diferențele dintre atomi..
De exemplu, dacă toți electronii nu sunt împerecheați în orbitalele p, includerea unui nou electron va determina formarea unei perechi împerecheate, care exercită forțe respingătoare asupra celorlalți electroni..
Acesta este cazul atomului de azot, a cărui afinitate electronică (8kJ / mol) este mai mică decât a atomului de carbon (-122kJ / mol).
Prima și a doua afinitate electronică pentru oxigen este:
O (g) + e- => O-(g) + (141kJ / mol)
SAU-(g) + e- + (780kJ / mol) => ODouă-(g)
Configurația electronică pentru O este 1sDouă2sDouă2 P4. Există deja o pereche de electroni pereche, care nu poate depăși forța de atracție a nucleului; prin urmare, câștigul electronic eliberează energie după formarea ionului O stabil.-.
Cu toate acestea, deși ODouă- Are aceeași configurație ca neonul cu gaz nobil, repulsiile sale electronice depășesc forța de atracție a nucleului și pentru a permite intrarea electronului este necesară o contribuție energetică.
Dacă sunt comparate afinitățile electronice ale elementelor grupului 17, se vor obține următoarele:
F (g) + e- = F-(g) + (328 kJ / mol)
Cl (g) + e- = Cl-(g) + (349 kJ / mol)
Br (g) + e- = Fr-(g) + (325 kJ / mol)
I (g) + e- = Eu-(g) + (295 kJ / mol)
De sus în jos - descendent în grup - razele atomice cresc, precum și distanța dintre nucleu și electronii externi. Acest lucru determină 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 de atracție și a ecranării scăzute..
Deoarece este un atom foarte mic, fluorul „condensează” toți electronii într-un volum mic, provocând o respingere mai mare asupra electronului de intrare, spre deosebire de congenerii săi mai voluminoși (Cl, Br și I)..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.