Quando um elétron é adicionado ao carbono no estado fundamental na fase gasosa, energia é liberada. Quando o mesmo acontece ao nitrogênio, energia é absorvida por este átomo. Explique essas informações.

Passo 1

O enunciado trata da afinidade eletrônica de átomos isolados na fase gasosa: ao adicionar um elétron em um átomo de carbono ocorre liberação de energia, enquanto em um átomo de nitrogênio ocorre absorção de energia. O conteúdo envolve configuração eletrônica, estabilidade de subníveis e repulsão entre elétrons.

Passo 2

Analisamos as configurações eletrônicas dos átomos no estado fundamental (fase gasosa):
– Carbono: 1s^2,2s^2,2p^2.
– Nitrogênio: 1s^2,2s^2,2p^3.
Em cada átomo, o subnível 2p pode comportar até 6 elétrons distribuídos em três orbitais degenerados.

Passo 3

Afinidade eletrônica é a energia trocada quando um átomo gasoso no estado fundamental captura um elétron.
– Se o processo libera energia ( De<aE< 0), dizemos que a afinidade é positiva e exotérmica.
– Se o processo absorve energia ( De<aE> 0), a afinidade é negativa e endotérmica.

Passo 4

No carbono ( 2p^2) ao adicionar um elétron chega-se a 2p^3, isto é, três orbitais com um elétron cada—configuração meia-cheia do subnível 2p, que é particularmente estável graças ao menor repulsão interna e máxima degenerescência. Esse ganho de estabilidade faz o átomo liberar energia.

Passo 5

No nitrogênio ( 2p^3), o subnível 2p já está meio-cheio, com um elétron em cada orbital. Ao adicionar mais um elétron, este terá de emparelhar-se num dos orbitais já ocupados, aumentando fortemente a repulsão entre os dois elétrons no mesmo orbital. Esse custo energético supera a estabilização extra, resultando em absorção líquida de energia.

Resposta

A diferença se explica pela estabilidade extra de uma configuração meia-cheia em 2p^3. No carbono, formar 2p^3 é exotérmico e libera energia; no nitrogênio, ao fazer 2p^4 há emparelhamento e repulsão maior, tornando o processo endotérmico (absorção de energia).

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