As primeiras afinidades eletrônicas dos metais do primeiro período do bloco d variam como apresentado na tabela abaixo: tornam-se cada vez mais negativas , do Sc ao Cr, torna-se positiva no Mn , tornam-se novamente cada vez mais negativas do Fe ao Cu e , finalmente, torna-se positiva no Zn. Explique a razão deste padrão de comportamento com o auxilio da configuração eletrônica dos metais de transição.
Elemento
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
AE
30
-64
50
-16
-64
-112
-119
60
AE
Afinidade eletrônica
Elemento | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn |
AE | 30 |
|
|
-64 | 50 | -16 | -64 | -112 | -119 | 60 |
Passo 1
O enunciado mostra as afinidades eletrônicas (AE) dos metais de transição do primeiro período do bloco d, de Escândio a Zinco: elas tornam-se mais negativas de Sc a Cr, saltam para valor positivo em Mn, voltam a ficar mais negativas de Fe a Cu e são positivas em Zn. O conteúdo aqui é entender como a configuração eletrônica de cada átomo (especialmente a estabilidade de subníveis meio-cheios e cheios) afeta a tendência de ganhar um elétron.
Passo 2
Listamos a configuração eletrônica de valência de cada átomo, usando como referência
:
Sc: Ti:
V:
Cr:
Mn:
Fe:
Co:
Ni:
Cu:
Zn:
Sc:
Passo 3
De Sc a Cr há aumento gradual da carga nuclear efetiva sem emparelhamento excessivo no subnível d. Isso faz com que o átomo atraia melhor o elétron extra, tornando a AE cada vez mais negativa. Em Cr, atinge-se uma situação de subnível
meio-cheio (configuração particularmente estável), daí o valor de AE de Cr
,
ser o mais negativo nesta faixa.
Passo 4
Em Mn a configuração é
, ou seja, já temos o subnível d meio-cheio estável. Adicionar mais um elétron obrigaria a emparelhar elétrons no
, o que é energeticamente desfavorável. Por isso a AE de Mn é positiva
,
, indicando que o átomo não “quer” ganhar elétron.
Passo 5
De Fe até Cu, a carga nuclear continua subindo e o subnível d vai de parcialmente cheio a cheio
até
. Preencher o subnível d atrai o elétron extra com mais força, tornando a AE cada vez mais negativa (até
,
em Cu). Além disso, Cu tem a configuração
, aproximando-se de subnível d completamente cheio, o que favorece a captação de elétron até certo ponto.
Passo 6
Em Zn a configuração de valência é
, com subníveis d e s ambos cheios. Qualquer elétron extra teria que ir para um orbital de energia muito mais alta (4p), o que não compensa energeticamente. Por isso a AE de Zn volta a ser positiva
,
.
Resposta
A variação da afinidade eletrônica segue a estabilidade relativa dos subníveis d e s: até Cr, o aumento da carga nuclear e a aproximação de um subnível d meio-cheio torna a AE mais negativa; em Mn, a estabilidade máxima de
faz a AE positiva; de Fe a Cu, o preenchimento gradual do d fortalece a atração do elétron extra; e em Zn, com d e s cheios, adicionar elétron é desfavorável, resultando em AE positiva.