O que é a afindade eletrônica (
)? Como ela se comparta em um período e um grupo da tabela periódica?
Passo 1
O que o enunciado pede:
- Definir claramente o que é a afindade eletrônica (
). - Explicar como
se comporta ao percorrer um período (da esquerda para a direita) e ao descer um grupo (do topo para a base) da tabela periódica.
Informações relevantes (o que temos que usar para responder):
- A afindade eletrônica envolve a captura de um elétron por um átomo isolado no estado gasoso.
- Tendências periódicas típicas (raio atômico, carga nuclear efetiva, configuração eletrônica) são relevantes para justificar o comportamento de
.
Passo 2
Definição operacional e reação que a define — jeito prático de pensar:
- Definimos a afindade eletrônica (
) como a energia associada à adição de um elétron a um átomo neutro gasoso para formar um ânion gasoso. - A reação química que descreve isso é
- Em muitos livros de química,
é dado como a energia liberada nesse processo (ou seja, um número positivo quando o processo é exotérmico). Em física/algumas tábuas, às vezes se reporta o com sinal (negativo quando há liberação). Para provas, confirme a convenção do professor; aqui vou usar a convenção química usual: significa energia liberada ao ganhar um elétron.
Passo 3
O que fisicamente determina se um átomo gosta de ganhar um elétron (os fatores principais):
- Carga nuclear efetiva (
): quanto maior sentida pelos elétrons externos, maior a atração sobre o elétron adicional e maior . - Raio atômico / distância do elétron ao núcleo: elétrons adicionados mais próximos ao núcleo liberam mais energia (maior
). - Blindagem (shielding): elétrons internos reduzem a atração efetiva; mais blindagem → menor
. - Repulsão elétron-elétron no mesmo orbital/subcamada: se o elétron adicional precisa entrar em orbital já parcialmente cheio, a repulsão pode reduzir (ou inverter) a energia liberada.
- Estabilidades especiais de configuração (subcamadas cheias ou semi-cheias): átomos com subcamadas cheias ou meio-cheias têm estabilidade extra, então resistem a ganhar elétron.
Passo 4
Exemplo de como usar essas ideias (ilustrando com configuração eletrônica):
- Observe a configuração e pense: onde o elétron extra vai ficar? Ex.: para o nitrogênio
Os três elétrons em
ocupam orbitais separados (meio-cheio, ganho de estabilidade). Ao adicionar um elétron, um orbital passa a ter par, aumentando repulsão — portanto
de N é relativamente pequeno (menor do que a tendência simples sugeriria).
- Para átomos do tipo
(ex.: Be: ), adicionar um elétron quer dizer entrar na subcamada (mais energia necessária), então Be tem pequeno ou até positivo (pouca energia liberada). - Para cloro (
), falta só um elétron para completar o , então a adição é muito favorecida — grande liberação de energia (alto ).
Passo 5
Tendência ao longo de um período (da esquerda para a direita) — explicado passo a passo:
- Observação empírica geral: ao mover-se da esquerda para a direita num mesmo período,
tende a aumentar (ou seja, átomos tendem a liberar mais energia ao ganhar um elétron). - Por quê? Porque, à medida que avançamos no período:
-
aumenta (mais prótons atraem mais fortemente os elétrons externos). - O raio atômico geralmente diminui (elétrons mais próximos do núcleo).
- Juntando 1 e 2, um elétron adicional é mais fortemente atraído → maior liberação de energia.
-
- Exceções importantes (tem que decorá‑las / saber justificar):
- Grupo 2 → grupo 3 (ex.: Be, Mg): elementos com configuração
têm relativamente baixo porque o elétron adicional precisa entrar na subcamada (mudança de orbital e menor afinidade). - Grupo 15 (meio-cheio de p) → (ex.: N e P): o estado com
é estável por ser meia‑ocupação; adicionar elétron cria par e aumenta repulsão — portanto é menor do que para o vizinho à direita. - Flúor versus cloro: embora F esteja à direita de O e seja muito eletronegativo, o
de F é um pouco menor que o de Cl por causa da forte repulsão em orbitais muito compactos (eletrões extras sofrem repulsão elevada em átomos muito pequenos). Então F é uma exceção elegante: Cl tem o maior entre os halogênios comuns.
- Grupo 2 → grupo 3 (ex.: Be, Mg): elementos com configuração
Passo 6
Tendência ao descer um grupo (do topo para a base) — explicado passo a passo:
- Observação empírica geral: ao descer um grupo,
normalmente diminui (torna‑se menos exotérmico). Ou seja, elementos mais abaixo tendem a liberar menos energia ao ganhar um elétron. - Por quê? Porque:
- O raio atômico aumenta (o elétron extra fica em nível de energia com maior número quântico principal).
- Há maior blindagem pelos elétrons internos, reduzindo
sentido pelo elétron adicional. - Assim, a atração nuclear efetiva sobre o elétron extra é menor → menos energia liberada.
- Exceções e nuances:
- Pelo motivo do item acima, para halogênios, Cl geralmente tem
maior que F (exceção já citada). Para outros grupos, nem sempre a queda é perfeita; por exemplo, O tem menor que S (por repulsão em orbital pequeno de O), então você pode ver aumento de O → S em certas famílias. - Gases nobres geralmente têm
muito pequeno ou até requerem energia (não liberam), porque as subcamadas estão cheias e não querem mais elétrons.
- Pelo motivo do item acima, para halogênios, Cl geralmente tem
Passo 7
Dicas práticas para prova — como raciocinar rápido e ter resposta certa:
- Primeiro olhe a posição na tabela: mais à direita → tendência maior de
; mais acima → tendência maior de . - Verifique configurações eletrônicas: se o átomo tem subcamada cheia ou meio‑cheia, espere
menor (ex.: Be, N, Mg, etc.). - Lembre das exceções que mais aparecem em prova:
- Flúor vs cloro: Cl costuma ter maior afinidade eletrônica que F.
- Grupo 2 e grupo 15 mostram que a tendência pode apresentar descontinuidades.
- Se precisar comparar dois elementos, combine: posição na tabela (período e grupo) + possível estabilidade de subcamada + tamanho atômico.
Passo 8
Exemplos rápidos (sem decorar números, só para treinar o raciocínio):
- Comparar
e : Cl está à direita e ligeiramente acima de S → Cl tem maior (mais exotérmico). - Comparar
e : O está acima de S mas é muito pequeno → por repulsão, de S pode ser maior que o de O (essa é uma exceção típica). - Comparar
e : Be é e B começa ; esperar pequeno para Be e maior para B.
Resposta
Definição:
é a energia associada à reação
, normalmente reportada como a energia liberada quando um átomo gasoso captura um elétron (maior
= mais energia liberada = maior tendência a ganhar elétron).
Tendência: Ao percorrer um período,
geralmente aumenta (da esquerda para a direita), com exceções por configurações
ou
e pela repulsão em átomos muito pequenos (ex.: F vs Cl). Ao descer um grupo,
geralmente diminui (de cima para baixo) devido ao aumento do raio e blindagem, mas há exceções locais (por exemplo O vs S).