Qual elemento em cada um dos seguintes pares possui a maior afinidade eletrônica. Justifique sua resposta.
Oxigênio ou enxofre
Oxigênio ou enxofre
Passo 1
O enunciado pede: “Qual elemento em cada um dos seguintes pares possui a maior afinidade eletrônica. Justifique a resposta.” O par dado é oxigênio e enxofre.
Informações relevantes (que vamos usar):
- Elemento oxigênio:
, número atômico . Configuração eletrônica: . - Elemento enxofre:
, número atômico . Configuração eletrônica: . - Ambos pertencem ao mesmo grupo da Tabela Periódica (grupo dos calcogênios, ou grupo
), mas estão em períodos diferentes: no segundo período e no terceiro período.
Passo 2
O que é afinidade eletrônica? Vou explicar de forma bem direta e sem frescura.
- Afinidade eletrônica é a energia associada ao processo de adicionar um elétron a um átomo isolado no estado gasoso. Escrevemos a reação assim:
- Pela convenção química, quando a reação libera energia dizemos que a afinidade eletrônica é um valor positivo (energia liberada). Quanto maior esse valor, maior a tendência do átomo em aceitar um elétron (ou seja: maior afinidade eletrônica).
- Intuição física: ao adicionar um elétron, o novo elétron é atraído pelo núcleo (favorável, libera energia), mas também sofre repulsão dos elétrons já presentes (desfavorável). O resultado líquido depende do balanço entre atração nuclear efetiva e repulsão eletrônico.
Passo 3
Tendência periódica geral e por que existem exceções (aula rápida):
- Regra grosseira: ao mover para a direita numa linha da tabela, a afinidade eletrônica tende a aumentar (mais atração nuclear efetiva). Ao descer um grupo, a afinidade costuma diminuir (o elétron adicional entra em orbital maior/mais afastado e sente menos atração).
- Porém, existem exceções. Uma causa importante de exceção é a repulsão entre elétrons quando o elétron extra precisa entrar em um orbital já pequeno e com pares de elétrons. Em átomos pequenos (como o oxigênio), os orbitais
são bem compactos; colocar mais um elétron lá aumenta a repulsão entre elétrons mais do que em átomos maiores onde o orbital é mais difuso (como o do enxofre). Essa repulsão extra reduz a energia liberada ao adicionar o elétron.
Passo 4
Olha as configurações e o detalhe chave: emparelhamento nos orbitais
- Para
: configuração . Nos três orbitais a distribuição, segundo Hund, é algo como: um orbital com par de elétrons e dois orbitais com um elétron cada. Ao adicionar mais um elétron, ele vai ocupar um dos orbitais sem par, formando um par em um orbital ou completando o conjunto ; em todo caso, há aumento significativo da repulsão entre elétrons porque os são pequenos e os pares ficam muito próximos. - Para
: configuração . A situação de ocupação é análoga (um orbital com par, dois com um elétron). Mas os orbitais são mais espaciais (mais difusos) do que os : os elétrons estão, em média, mais longe uns dos outros e a repulsão entre o elétron adicional e os já presentes é menor do que em oxigênio.
Passo 5
Conclusão física passo a passo (pra você usar na prova):
- Ambos
e têm a mesma configuração de valência formal ( ), então à primeira vista poderia parecer que teriam afinidades parecidas. - Mas o tamanho do orbital importa: em
o elétron extra entra em um orbital compacto, sofrendo forte repulsão dos elétrons já presentes; essa repulsão reduz a energia líquida liberada quando o elétron é adicionado. - Em
o elétron extra entra em um orbital maior e mais difuso; a repulsão é menor, e a atração efetiva do núcleo sobre o elétron adicional (após considerar blindagem) resulta em maior liberação de energia. - Assim, apesar de normalmente a afinidade eletrônica diminuir ao descer um grupo, aqui a repulsão forte no oxigênio é dominante e faz com que o enxofre apresente uma afinidade eletrônica maior que a do oxigênio. Ou seja: a exceção vem do emparelhamento em orbitais pequenos.
Passo 6
Como lembrar isso rápido na prova (dica prática):
- Se tiver dois elementos do mesmo grupo e um está muito acima do outro (período menor), pergunte: “o elétron extra vai num orbital muito compacto e vai ter emparelhamento forte?” Se a resposta for sim (como em
do oxigênio), espere que a afinidade possa ser menor do que a do elemento abaixo (como enxofre). Isso é clássico: afinidade eletrônica de < .
Resposta
Enxofre