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 -7,6 -51,7 -64 50 -16 -64 -112 -119 60
AE = Afinidade eletrônica \left(\mathrm{kJ} \cdot \mathrm{mol}^{-1}\right)

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 \mathrm{[Ar]}:
Sc: \mathrm{[Ar]\,3d^1\,4s^2} Ti: \mathrm{[Ar]\,3d^2\,4s^2} V: \mathrm{[Ar]\,3d^3\,4s^2} Cr: \mathrm{[Ar]\,3d^5\,4s^1} Mn: \mathrm{[Ar]\,3d^5\,4s^2} Fe: \mathrm{[Ar]\,3d^6\,4s^2} Co: \mathrm{[Ar]\,3d^7\,4s^2} Ni: \mathrm{[Ar]\,3d^8\,4s^2} Cu: \mathrm{[Ar]\,3d^{10}\,4s^1} Zn: \mathrm{[Ar]\,3d^{10}\,4s^2}

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 \mathrm{3d^5} meio-cheio (configuração particularmente estável), daí o valor de AE de Cr -64, \mathrm{kJ/mol} ser o mais negativo nesta faixa.

Passo 4

Em Mn a configuração é \mathrm{3d^5\,4s^2}, ou seja, já temos o subnível d meio-cheio estável. Adicionar mais um elétron obrigaria a emparelhar elétrons no \mathrm{3d}, o que é energeticamente desfavorável. Por isso a AE de Mn é positiva +50, \mathrm{kJ/mol}, 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 \mathrm{3d^6} até \mathrm{3d^{10}}. Preencher o subnível d atrai o elétron extra com mais força, tornando a AE cada vez mais negativa (até -119, \mathrm{kJ/mol} em Cu). Além disso, Cu tem a configuração \mathrm{3d^{10}\,4s^1}, 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 \mathrm{3d^{10}\,4s^2}, 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 +60, \mathrm{kJ/mol}.

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 \mathrm{3d^5} 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.

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