Qual é à energia liberada por um átomo gasoso ao receber um elétron?

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Em oposto à energia de ionização, um átomo também pode receber um elétron, formando um íon negativo:

X(g)  + 1 elétron  →  X- (g)

Este processo é normalmente acompanhado por uma liberação de energia, e é por essa quantidade de energia que mede-se o quão fortemente o elétron se liga ao átomo. “A afinidade eletrônica de um átomo é definida como a quantidade de energia, ΔH, envolvida no processo em que um átomo isolado gasoso, no seu estado fundamental, recebe um elétron, formando um íon negativo”1.

Quando esse átomo tende a ganhar elétrons, apresenta em potencial essa tendência, energia é liberada e ΔH é negativo. E quanto mais negativo, maior a tendência do átomo em receber elétrons. “Afinidades eletrônicas são difíceis de medir e não são conhecidos valores exatos para todos os elementos. Os valores para os elementos dos três primeiros períodos estão colocados em função dos números atômicos na figura abaixo. (Nem todos esses valores foram obtidos experimentalmente, alguns foram calculados teoricamente.)”1.

Quando temos valores positivos para afinidade eletrônica (ou eletroafinidade) isto significa que energia é absorvida das vizinhanças quando o átomo recebe um elétron.

Afinidades eletrônicas dos elementos dos três primeiros períodos (1).

“O termo afinidade eletrônica foi definido como a diferença de energia interna entre um mol de átomos gasosos de um elemento e um mol de seus monoânions gasosos. Uma afinidade eletrônica positiva indica que os ânions tem menor energia que os átomos, e que a formação dos ânions a partir dos átomos é exotérmica”2.

“A energia necessária para retirar um elétron é a mesma liberada pelo átomo ao receber um elétron.”3 Sendo assim, as duas propriedades apresentam ao longo da tabela periódica a mesma variação. Quando o tamanho do átomo diminui, o elétron que o átomo adquiriu é mais fortemente atraído pelo núcleo, aumentando a afinidade eletrônica; nas famílias de baixo para cima. Nos períodos o tamanho do átomo diminui da esquerda para a direita, o que se faz concluir que a afinidade eletrônica tende a aumentar da esquerda para a direita.

Abaixo pode ser visto de maneira esquemática o comportamento da afinidade eletrônica nas famílias e períodos da tabela periódica.

Variação da afinidade eletrônica nas famílias e períodos da tabela periódica.

A afinidade eletrônica só apresenta aplicação prática para os não-metais, pois seus átomos tendem a receber elétrons. Para os metais é muito difícil medir a eletroafinidade, uma vez que seus átomos tendem a doar elétrons, pois assim tornam-se mais estáveis energeticamente.

Referências:
1. RUSSELL, John B.; Química Geral vol.1, São Paulo: Pearson Education do Brasil, Makron Books, 1994.
2. JONES, Chris J.; A Química dos Elementos dos Blocos d e f, Sociedade Brasileira de Química, Bookman, São Paulo/SP – 2002.
3. SARDELLA, Antônio; MATEUS, Edegar; Curso de Química: química geral, Ed. Ática, São Paulo/SP – 1995.

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/quimica/eletroafinidade/

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A afinidade eletrônica ou eletroafinidade é uma propriedade periódica (pois é correspondente ao número atômico dos elementos e apresenta uma ordem de crescimento nos períodos e grupos da tabela periódica) relacionada com a quantidade de energia liberada por um átomo ao receber um elétron ou a um ânion ao perdê-lo. Sendo assim definida:

Índice numérico (em energia/quantidade de matéria) que representa a energia mínima gasta por uma fonte externa para que um elétron seja retirado de um ânion no estado gasoso. Ou a energia liberada por um átomo, gasoso e não excitado, ao recebê-lo.

Dentre todos os elementos da tabela, os halogênios (elementos do grupo 7A) são os que possuem maiores valores absolutos de afinidade eletrônica, ao contrário dos metais do grupo 1A (alcalinos). Dois exemplos são o átomo de cloro (com afinidade eletrônica em módulo de 349 KJ/mol) e o de sódio (com afinidade eletrônica em módulo igual a 53 KJ/mol).

Praticamente, todos os elementos conhecidos liberam energia ao receber um elétron nas condições especificadas. Assim, o valor real da afinidade eletrônica é sempre um número negativo; onde quanto menor esse valor maior a energia liberada: assim, o átomo de cloro (-349 KJ/mol) libera mais energia que o de sódio (-53 KJ/mol).

Variação da Afinidade Eletrônica

De um modo geral, a afinidade eletrônica aumenta da esquerda para a direita e de baixo para cima na tabela periódica. Entretanto, algumas poucas exceções podem ser observadas (como o átomo de cloro que, embora esteja numa posição inferior na tabela, possui maior afinidade que o átomo de flúor).

Ilustração: http://www.grandinetti.org/Teaching/Chem121/Lectures/ElectronAffinity/ (Adaptado)

As outras propriedades periódicas também podem ser correlacionadas com a afinidade eletrônica:

1)      Eletronegatividade: quanto mais eletronegativo o átomo, mais afinidade eletrônica possui. Uma vez que o núcleo atrai os elétrons mais fortemente e uma maior quantidade de energia é requerida para extraí-los;

2)      Raio atômico: como quanto menor o raio atômico maior a eletronegatividade, assim maior se torna a afinidade eletrônica. Portanto, átomos menores apresentam maiores afinidades que átomos de tamanho maior;

3)      Potencial de Ionização: como o potencial de ionização mede a resistência de um átomo em se tornar cátion monovalente (perder 1 elétron), quanto maior essa resistência, mais afinidade eletrônica o átomo possui. Assim, quanto maior o potencial de ionização, maior a afinidade eletrônica.

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/quimica/afinidade-eletronica/