O que é afinidade de elétrons?
Imagine que você está carregando uma bolsa e acrescentando coisas a ela. Naturalmente, a bolsa fica mais pesada e há uma mudança na energia que você gasta quando o peso muda. Da mesma forma, quando um átomo ganha elétrons, ocorre uma mudança de energia. Essa mudança de energia é o que chamamos de afinidade eletrônica .
A afinidade eletrônica é definida como a mudança de energia que ocorre quando um átomo ganha um elétron, liberando energia no processo. Vamos lembrar que um elétron é carregado negativamente, então quando um átomo ganha um elétron, ele se torna um íon negativo .
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Já que estamos falando sobre uma mudança na energia, quando um elétron é adicionado a um átomo, existe uma equação usada para determinar a afinidade do elétron:
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Esta equação mostra que a afinidade eletrônica é igual à variação negativa da energia. Vamos esclarecer a convenção de sinais para a mudança de energia associada ao ganho de um elétron. Lembre-se que a definição de afinidade eletrônica é a energia liberada, o que significa que a reação é exotérmica . Se uma reação é exotérmica, a mudança na energia é negativa. Isso significa que a afinidade do elétron é positiva .
Por exemplo, a afinidade eletrônica do cloro tem o sinal negativo, que nos mostra a energia que é liberada para adicionar um elétron a um átomo. A emissão de energia é mostrada com um sinal negativo.
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Com base nessa convenção de sinais, isso significa que uma afinidade eletrônica mais alta indica que um átomo aceita elétrons com mais facilidade. Uma afinidade eletrônica mais baixa indica que um átomo não aceita elétrons tão facilmente.
Fatores que afetam a afinidade do elétron
Existem dois fatores que podem afetar a afinidade eletrônica. Estes são o tamanho atômico e a carga nuclear. Com relação ao tamanho atômico, vamos pensar em um ímã e uma geladeira. Quando um ímã está mais perto da superfície da geladeira, você pode sentir claramente a atração da atração entre o ímã e a geladeira. Quanto mais longe o ímã se afasta da geladeira, menos você sente a atração ou puxa.
Ao olhar para o desenho de um átomo menor lado a lado com um átomo maior, pode-se ver que a camada mais externa de um átomo menor está mais próxima do núcleo do que a de um átomo maior. Assim como nosso ímã e analogia com a geladeira, o elétron sentirá mais atração pelo núcleo se estiver mais perto.
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Quanto menor for o átomo, mais próxima estará a camada mais externa; portanto, é uma atração mais forte entre o núcleo e o elétron que chega. Isso significa que a afinidade eletrônica é maior para átomos menores.
Ao olhar para a tabela periódica, o raio atômico aumenta de cima para baixo, descendo uma coluna; portanto, a afinidade eletrônica aumenta da parte inferior para a parte superior da coluna.
A carga nuclear também afeta a afinidade eletrônica. A carga nuclear também é conhecida como número atômico, que é igual ao número de prótons. Prótons são partículas subatômicas positivas. Quanto mais prótons houver, maior será a atração pelos elétrons.
As tendências ou padrões podem ser vistos na tabela periódica com relação à afinidade eletrônica. Estamos olhando para isso em termos de todo o período, não de um grupo abaixo. Da esquerda para a direita, a carga nuclear aumenta, resultando em uma maior atração para os elétrons que chegam. Portanto, podemos dizer que da esquerda para a direita ao longo de um período, a afinidade do elétron aumenta para cima .
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Exceções à tendência geral de afinidade de elétrons
As tendências de afinidade eletrônica são generalizações e, portanto, é importante indicar algumas exceções. É importante mencionar que os gases nobres não estão incluídos na tendência de afinidade eletrônica. Gases nobres são inertes, ou não reativos, e gostam de permanecer do jeito que estão. Portanto, sua tendência de atrair elétrons é muito baixa, razão pela qual suas afinidades eletrônicas são próximas de zero.
Olhando a tabela periódica, você pensaria que o flúor teria a maior afinidade de elétrons. No entanto, este não é o caso. Imagine colocar um objeto, digamos, um elétron, em uma pequena bolsa já embalada com flúor. Seria difícil fechar o saco, já que quase não há espaço sobrando.
O flúor é menor que o cloro e, nesse pequeno espaço, ocorre a repulsão entre os elétrons, razão pela qual um elétron que entra não é facilmente aceito. Isso explica por que o flúor está fora de linha com a tendência.
Os elementos do grupo 2 estão fora de linha quando se trata de afinidade eletrônica. De acordo com a tendência, eles devem ter uma afinidade eletrônica maior do que os elementos do grupo 1. Mas, ao olhar para aquela parte da tabela periódica, mostra que os elementos do grupo 2 têm afinidades eletrônicas significativamente mais baixas do que o grupo 1.
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Para entender isso, imagine uma gangorra – só pode ser divertido quando há uma pessoa em cada extremidade. Duas pessoas em uma extremidade contra apenas uma na outra resultarão em um desequilíbrio e talvez até em um acidente. O mesmo pode ser dito para os elementos do grupo 2. O orbital ‘s’, que é o orbital mais externo, pode acomodar apenas dois elétrons. Para elementos do grupo 2, este orbital é totalmente preenchido. A adição de um novo elétron ao próximo orbital resultará em um íon mais instável. Isso é desfavorável; portanto, a afinidade do elétron é menor.
Observando o grupo 14 e o grupo 15 na tabela periódica, você pode ver que a afinidade eletrônica também não segue a tendência aqui. Todos os orbitais ‘p’ são ocupados individualmente por um elétron – o que o torna uma configuração favorável. A adição de um elétron contribui para uma mudança mais desfavorável; portanto, a afinidade eletrônica é menor no grupo 15 quando comparado ao grupo 14.
Resumo da lição
A afinidade eletrônica é a mudança de energia quando um átomo ganha elétrons. A convenção é que quanto mais alto ou mais positivo o valor de afinidade do elétron, mais prontamente o átomo aceita um elétron.
As tendências gerais da afinidade eletrônica são de que ela aumenta da esquerda para a direita na tabela periódica devido a um aumento na carga nuclear , e aumenta de baixo para cima devido ao efeito do tamanho atômico. Um raio atômico menor significa que o elétron está próximo ao núcleo, aumentando assim a atração entre o núcleo e o elétron. Isso resulta em uma afinidade eletrônica mais alta.
Algumas exceções a essa tendência são os gases nobres , que têm afinidades eletrônicas muito baixas. A afinidade eletrônica também não segue a tendência do grupo 1 para 2 e 14 para 15, pois o ganho de um elétron adicional resulta em uma configuração eletrônica menos estável ou mais desfavorável.
Principais tendências de afinidade de elétrons
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- A afinidade eletrônica é a mudança de energia que ocorre quando um átomo ganha elétrons. As tendências da afinidade eletrônica incluem o seguinte:
- A afinidade eletrônica aumenta na tabela periódica da esquerda para a direita devido ao aumento da carga nuclear.
- Também aumenta de baixo para cima na tabela periódica devido ao tamanho atômico.
- As exceções às tendências de afinidade eletrônica incluem os gases nobres, flúor e Grupos 2, 14 e 15 na tabela periódica.
Resultados de Aprendizagem
Depois de concluir esta lição, os alunos devem ser capazes de:
- Definir afinidade de elétrons
- Discuta os fatores que afetam a afinidade eletrônica
- Lembre-se de quais elementos não se encaixam nas tendências de afinidade eletrônica padrão