Qual elemento em cada um dos seguintes pares possui a maior afinidade eletrônica. Justifique sua resposta.
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: \text{O}, número atômico Z=8. Configuração eletrônica: 1s^2\,2s^2\,2p^4.
  • Elemento enxofre: \text{S}, número atômico Z=16. Configuração eletrônica: 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4.
  • Ambos pertencem ao mesmo grupo da Tabela Periódica (grupo dos calcogênios, ou grupo 16), mas estão em períodos diferentes: \text{O} no segundo período e \text{S} 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:
X + e^- \to X^-
  • 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 2p 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 3p 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 p
  • Para \text{O}: configuração 2p^4. Nos três orbitais 2p 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 2p ou completando o conjunto 2p^5; em todo caso, há aumento significativo da repulsão entre elétrons porque os 2p são pequenos e os pares ficam muito próximos.
  • Para \text{S}: configuração 3p^4. A situação de ocupação é análoga (um orbital com par, dois com um elétron). Mas os orbitais 3p são mais espaciais (mais difusos) do que os 2p: 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):
  1. Ambos \text{O} e \text{S} têm a mesma configuração de valência formal ( p^4), então à primeira vista poderia parecer que teriam afinidades parecidas.
  2. Mas o tamanho do orbital importa: em \text{O} o elétron extra entra em um orbital 2p compacto, sofrendo forte repulsão dos elétrons já presentes; essa repulsão reduz a energia líquida liberada quando o elétron é adicionado.
  3. Em \text{S} o elétron extra entra em um orbital 3p 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.
  4. 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 2p do oxigênio), espere que a afinidade possa ser menor do que a do elemento abaixo (como enxofre). Isso é clássico: afinidade eletrônica de \text{O} < \text{S}.

Resposta

Enxofre

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