Affinità elettronica come varia nella tavola periodica e negli esempi

il affinità elettronica o elettroafinità è una misura della variazione di energia di un atomo nella fase gassosa quando incorpora un elettrone nel suo guscio di valenza. Una volta che l'elettrone è stato acquisito dall'atomo A, l'anione A risultante^- potrebbe essere più stabile o meno del suo stato basale. Pertanto, questa reazione può essere endotermica o esotermica.

Per convenzione, quando il guadagno dell'elettrone è endotermico, un segno positivo "+" è assegnato al valore dell'affinità elettronica; invece, se è esotermico, cioè rilascia energia, a questo valore viene dato un segno negativo "-". In quali unità sono espressi questi valori? In kJ / mol, o in eV / atomo.

Se l'elemento fosse in fase liquida o solida, i loro atomi interagirebbero tra loro. Ciò porterebbe l'energia assorbita o rilasciata, alla velocità del guadagno elettronico, a disperdersi tra tutti questi, producendo risultati inaffidabili.

Al contrario, nella fase gas si presume che siano isolati; In altre parole, non interagiscono con nulla. Quindi, gli atomi coinvolti in questa reazione sono: A (g) e A^-(G). Qui (g) denota che l'atomo si trova nella fase gassosa.

indice

• 1 Prima e seconda affinità elettronica
  • 1.1 Primo
  • 1.2 Secondo
• 2 Come l'affinità elettronica varia nella tavola periodica
  • 2.1 Variazione del nucleo e l'effetto di schermatura
  • 2.2 Variazione tramite configurazione elettronica
• 3 esempi
  • 3.1 Esempio 1
  • 3.2 Esempio 2
• 4 riferimenti

Prima e seconda affinità elettronica

prima

La reazione di guadagno elettronica può essere rappresentata come:

A (g) + e^- => A^-(g) + E, o come A (g) + e^- + E => A^-(G)

Nella prima equazione, E (energia) si trova come prodotto sul lato sinistro della freccia; e nella seconda equazione l'energia viene conteggiata come reattiva, trovandosi sul lato destro. Cioè, il primo corrisponde a un guadagno elettronico esotermico e il secondo a un guadagno endotermico elettronico.

Tuttavia, in entrambi i casi è solo un elettrone che si aggiunge allo strato di valenza dell'atomo A.

secondo

È anche possibile che, una volta formato lo ione negativo A^-, questo assorbe di nuovo un altro elettrone:

la^-(g) + e^- => A^2-(G)

Tuttavia, i valori per la seconda affinità elettronica sono positivi, poiché le repulsioni elettrostatiche tra lo ione negativo A devono essere superate^- e l'elettrone in entrata e^-.

Cosa determina che un atomo gassoso "riceve" meglio un elettrone? La risposta sta essenzialmente nel nucleo, nell'effetto schermante degli strati elettronici interni e nel guscio della valenza.

Come l'affinità elettronica varia nella tavola periodica

Nell'immagine in alto, le frecce rosse indicano le direzioni in cui aumenta l'affinità elettronica degli elementi. Da qui l'affinità elettronica può essere intesa come una delle proprietà periodiche, con la particolarità che presenta molte eccezioni.

L'affinità elettronica aumenta ascendente attraverso i gruppi e, allo stesso modo, aumenta da sinistra a destra attraverso la tavola periodica, specialmente dalla vicinanza dell'atomo di fluoro. Questa proprietà è strettamente correlata al raggio atomico e ai livelli di energia dei suoi orbitali.

Variazione del nucleo e effetto di schermatura

Il nucleo ha protoni, che sono particelle caricate positivamente che esercitano una forza attrattiva sugli elettroni dell'atomo. Più vicini sono gli elettroni nel nucleo, maggiore è l'attrazione che sentono. Quindi, man mano che la distanza dal nucleo agli elettroni aumenta, le forze di attrazione sono minori.

Inoltre, gli elettroni dello strato interno aiutano a "schermare" l'effetto del nucleo sugli elettroni degli strati più esterni: gli elettroni di valenza.

Ciò è dovuto alle repulsioni elettroniche stesse tra le loro cariche negative. Tuttavia, questo effetto viene neutralizzato dall'aumento del numero atomico Z.

Qual è la relazione tra il primo e l'affinità elettronica? Che un atomo gassoso A avrà più tendenza a guadagnare elettroni e formare ioni negativi stabili quando l'effetto di schermatura è maggiore delle repulsioni tra l'elettrone entrante e quelle del guscio di valenza.

L'opposto accade quando gli elettroni sono molto lontani dal nucleo e le repulsioni tra di loro non svantaggiano il guadagno elettronico.

Ad esempio, quando si scende in un gruppo, "nuovi" livelli di energia sono "aperti", che aumentano la distanza tra il nucleo e gli elettroni esterni. È per questo motivo che quando i gruppi in ascensione aumentano le affinità elettroniche.

Variazione per configurazione elettronica

Tutti gli orbitali hanno i loro livelli di energia, quindi se il nuovo elettrone occuperà un orbitale di energia superiore, l'atomo dovrà assorbire energia affinché ciò sia possibile.

Inoltre, il modo in cui gli elettroni occupano orbitali, può favorire il guadagno elettronico, quindi differenze distintive tra atomi.

Ad esempio, se tutti gli elettroni sono spaiato negli orbitali p, compreso un nuovo elettrone causare la formazione di una coppia accoppiati, che esercita forze repulsive su altri elettroni.

Questo è il caso per l'atomo di azoto, la cui affinità di elettroni (8kJ / mol) è inferiore per l'atomo di carbonio (-122kJ / mol).

Esempi

Esempio 1

Il primo e secondo affinità elettronica per l'ossigeno è:

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

O^-(g) + e^- + (780kJ / mol) => O^2-(G)

La configurazione elettronica per O è 1s²2s²2p⁴. V'è già un paio accoppiato elettroni, che non può superare la forza di attrazione del nucleo; Pertanto, il guadagno elettronico rilascia energia dopo formando una stabile ione O^-.

Tuttavia, mentre O^2- ha la stessa configurazione del neon gas nobile, le repulsioni elettroniche superare la forza di attrazione del nucleo, e per consentire è necessario immettere l'assorbimento di energia degli elettroni.

Esempio 2

Se le affinità elettronica degli elementi del gruppo 17 sono confrontati, vale quanto segue:

(G) F + 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)

Dall'alto in basso nella crescita raggi -descendiendo atomico gruppo- e la distanza tra il nucleo e gli elettroni esterni. Questo provoca un aumento di affinità elettronica; tuttavia, fluoruro, che dovrebbe avere il valore più grande, viene superato dal cloro.

Perché? Questa anomalia mostra l'effetto di repulsione elettronica sulla attrazione e bassa schermatura.

Perché è molto piccolo atomo, fluoro "condensata" tutti gli elettroni in un piccolo volume, provocando una maggiore repulsione sull'elettrone entrante differenza dei suoi congeneri ingombranti (Cl, Br e I).

riferimenti

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