Ce este afinitatea electronică?

În cadrul chimiei, în studiul proprietăților periodice găsim afinitatea electronică. Aceasta se referă la schimbarea energiei care are loc atunci când un atom acceptă electroni în starea gazului fundamental. Această schimbare de energie este cuantificată și reflectă capacitatea atomului menționat de a accepta mai mulți sau mai puțini electroni. Atomii cu o sarcină nucleară eficientă mai puternică au o afinitate electronică mai mare.

Reacția care are loc atunci când un atom câștigă un electron poate fi reprezentată după cum urmează:

X + e  ^–   → X  ^–   + Energie

O altă modalitate de a defini afinitatea electronică este cantitatea de energie necesară pentru a îndepărta un electron dintr-un ion negativ :

X  ^–   + E → X + e  ^–

Puncte cheie

• 1.- Afinitatea electronică este schimbarea de energie care are loc atunci când un atom acceptă electroni în stare gazoasă fundamentală.
• 2.- Se indică prin simbolul lui Ea și se exprimă în unități de kJ/mol.
• 3.- Afinitatea electronică urmează o tendință în tabelul periodic. Se mărește prin deplasarea în sus pe o coloană sau într-un grup și, de asemenea, crește prin deplasarea de la stânga la dreapta pe un rând sau perioadă (cu excepția gazelor nobile).
• 4.- Valoarea poate fi pozitivă sau negativă. O afinitate electronică negativă înseamnă că trebuie furnizată energie pentru a lega un electron de atom. Aici, captarea electronilor este un proces endotermic. Dacă afinitatea electronică este pozitivă, procesul este exotermic și are loc spontan.

Tendința afinității electronice

Afinitatea electronică prezintă o tendință care poate fi observată în organizarea elementelor din tabelul periodic.

• Afinitatea electronică este mai mare cu cât un element este mai mare într-un grup (coloana tabelului periodic).
• Afinitatea electronilor crește de la stânga la dreapta pe o perioadă (rândul tabelului periodic). Excepție fac gazele nobile, care se află în ultima coloană a tabelului. 

Acest lucru se datorează faptului că pe măsură ce cobori pe masă, raza atomică a elementelor crește și au o afinitate electronică mai mică sau mai puțină energie de eliberat.

Nemetalele au de obicei valori de afinitate electronică mai mari decât metalele. Clorul atrage puternic electronii, în timp ce mercurul este elementul cu atomi care atrage cel mai slab un electron. Afinitatea pentru electroni este mai dificil de prezis în molecule, deoarece structura lor electronică este mai complicată.

Utilizări ale afinității electronice

Rețineți că valorile afinității electronilor se aplică numai atomilor și moleculelor gazoase, deoarece nivelurile de energie ale electronilor lichizi și solizi sunt modificate prin interacțiunea cu alți atomi și molecule. Chiar și așa, afinitatea electronică are diverse aplicații practice. 

Este folosit pentru a măsura duritatea chimică și pentru a prezice potențialul chimic electronic. Utilizarea principală a valorilor afinității electronilor este de a determina dacă un atom sau o moleculă va acționa ca acceptor de electroni sau ca donor de electroni. De asemenea, putem ști cum vor reacționa elementele, dacă vor produce energie sau dacă vor avea nevoie de ea. Aceste informații sunt foarte utile pentru prezicerea rezultatelor în timpul unei investigații.

Semne de afinitate electronică

Afinitatea electronică este cel mai adesea reprezentată în unități de kilojuli pe mol (kJ/mol). Uneori, valorile sunt date în termeni de mărimi unul față de celălalt.

Dacă valoarea afinității electronice sau  E _ea  este negativă, înseamnă că este nevoie de energie pentru a fixa un electron. Se observă valori negative pentru atomul de azot și, de asemenea, pentru majoritatea captărilor de electroni secunde. Poate fi văzut și pentru substanțe precum diamantul. Pentru o valoare negativă, captarea electronilor este un proces endotermic:

E  _ea   = -ΔE (atașați)

Aceeași ecuație se aplică dacă E _ea   are o valoare pozitivă. În această situație, modificarea ΔE are   o valoare negativă și indică un proces exotermic. Captarea electronilor pentru majoritatea atomilor de gaz (cu excepția gazelor nobile) eliberează energie și este exotermă. O modalitate de a vă aminti capturarea unui electron cu ΔE negativ este   să vă amintiți energia pe care a fost eliberată.

Amintiți-vă: ΔE și Eea au semne opuse!

Exemplu de calcul al afinității electronice

Afinitatea electronică a hidrogenului este ΔH în reacție:

H (g) + e  ^–  → H  ^–  (g); ΔH = -73 kJ/mol, deci afinitatea electronică a hidrogenului este de 73 kJ/mol. Totuși, semnul plus nu este citat, așa că  E  ea este pur și simplu scris ca 73 kJ/mol.

Surse

• Anslyn, Eric V.; Dougherty, Dennis A. (2006). Chimie fizică organică modernă  . Cărți universitare Științe. ISBN 978-1-891389-31-3.
• Atkins, Peter; Jones, Loretta (2010). Principii chimice pentru căutarea intuiției  . Freeman, New York. ISBN 978-1-4292-1955-6.
• Clasă Express (2018) CHIMIE. Ce este afinitatea electronică? Tabelul periodic. AULAEXPRESS Bacalaureat. Disponibil la https://www.youtube.com/watch?v=uAyXJ182RzQ&ab_channel=AulaExpress
• Himpsel, F.; Knapp, J.; Vanvechten, J.; Eastman, D. (1979). „Fotografie cuantică a diamantului (111) – O afinitate emițător-negativă stabilă”.  Analiza fizică B. 20(2):624. doi:  10.1103/PhysRevB.20.624
• Tro, Nivaldo J. (2008). Chimie: O abordare moleculară  (ed. a doua). New Jersey: Pearson Prentice Hall. ISBN 0-13-100065-9.
• IUPAC (1997). Compendiu de terminologie chimică (  ed. a 2-a) („Cartea de aur”). doi:  10.1351/goldbook.E01977