O que é a afinidade eletrônica é como ela varia na tabela periódica?

Transcrição de vídeo

RKA - Antes de nós falarmos de afinidade eletrônica, vamos revisar rapidamente energia de ionização. Bom, vou começar com um átomo neutro de lítio, com a configuração eletrônica dele. Então, a configuração eletrônica do meu átomo de lítio é 1s² 2s¹. Um átomo de lítio tem 3 prótons no núcleo, então a carga que eu vou colocar aqui nesse novo desenho no núcleo é de +3, certo? Bom, agora, distribuindo os meus elétrons nos meus orbitais, eu tenho que aqui, nesse orbital 1s, eu tenho aqui 2 elétrons, então eu tenho um elétron aqui e outro elétron aqui. E no meu orbital 2s, eu só tenho um elétron, que eu vou marcar aqui embaixo. Bom, o elétron de valência é blindado pela carga total positiva do núcleo, por causa dessa presença dos meus elétrons principais, então conforme as cargas se repelem, os elétrons principais vão repelir esse meu elétron que está mais externo. (Marcando aqui numa outra cor) Eu tenho que esses elétrons principais vão repelir esse meu elétron que está mais distante do meu núcleo. Bom, eu tenho esse escudo formado por esses 2 elétrons, mas a carga positiva ainda exerce uma força de atração entre o núcleo e esse elétron mais distante. Como esse elétron é atraído pelo núcleo, isso custa energia, então para afastar completamente esse elétron de valência do átomo neutro, eu vou precisar de energia. Então, se a gente afasta esse elétron, a gente acaba formando um íon de lítio, que tem uma carga positiva de +1. Bom, e por que que a minha carga positiva é de +1? A minha carga positiva é de +1 porque eu tenho aqui esses 3 elétr... esses 3 prótons que eu tenho no núcleo, perdão. E eu tenho menos esses meus 2 elétrons e ainda me sobra uma carga de +1. Como essa ionização demanda energia para afastar esse elétron, a energia de ionização é positiva, e ela é mensurada em quilojoules por mol (kJ/mol). Bom, a gente vai comparar isso com afinidade eletrônica. Vamos dizer que a gente está começando com um átomo neutro de lítio novamente, mas dessa vez a gente quer afastar 1 elétron. Então a gente vai adicionar 1 elétron aqui. Nesse caso, a gente estaria com 1 elétron a mais nesse meu último orbital. Então se eu copiar aqui para lado, eu ainda tenho a configuração eletrônica do lítio, mas se eu adicionasse 1 elétron, eu teria uma nova configuração, que seria: 1s² 2s². Então, no núcleo eu teria aqui uma carga de +3. Fazendo os elétrons dos meus orbitais, eu teria aqui um elétron, e o outro elétron que eu adicionei, eu vou fazer numa cor diferente. Bom, no total aqui, eu tenho 4 elétrons, então. Bom, esse elétron, a gente já sabe que vai ser blindado por esses elétrons principais. As cargas que a gente tem aqui, que são cargas iguais desses elétrons aqui, elas vão se repelir, certo? Mas existe uma força de atração entre o núcleo, que é carregado positivamente, e a nossa carga negativa do elétron. Esse elétron que a gente adicionou ainda se sente atraído pelo núcleo. Quando a gente adiciona esse quarto elétron, a gente tem energia sobrando. E quando isso acontece, a gente vai ter um valor negativo, ou seja, um valor negativo de afinidade eletrônica. Quando a gente faz isso, a energia, que a gente vai ter aqui, vai ser de - 60 kJ/mol. Portanto, a energia é lançada quando 1 elétron é adicionado. Isso porque esse elétron que a gente adicionou ainda é capaz de ser atraído pelo núcleo. Se isso acontece, a gente tem o valor negativo de afinidade eletrônica. Isso é um jeito de a gente mensurar afinidade eletrônica. Bom, note também que o lítio é maior que o nosso átomo neutro, que esse meu íon de lítio é maior do que meu átomo neutro. É meio difícil a gente representar isso aqui com esses diagramas, mas vamos ver mais um exemplo onde a gente compara a energia de ionização e afinidade eletrônica. Na energia de ionização, como a gente tem esses elétrons que são mais externos, a gente tem eles atraídos pelo núcleo, a gente tem que trabalhar mais para afastar esses elétrons se a gente quiser tirar eles desse átomo. Então a gente precisa de energia para que isso aconteça. Por isso que a energia positiva em termos de energia de ionização. Mas quando a gente fala de afinidade, como a gente está adicionando 1 elétron, que é atraído por esse núcleo positivo, a gente não precisa forçar isso, porque a energia é dada nesse processo. Por isso que a gente tem um valor negativo de afinidade eletrônica. Bom, as afinidades eletrônicas não precisam ser negativas. Bom, para alguns átomos podem não existir nenhuma atração por um elétron extra, por exemplo. A gente vai pegar aqui o exemplo do neônio. Então, o neônio tem a configuração eletrônica de... 1s² 2s² 2p⁶. No total, a gente tem aqui 6, 8... 10 elétrons, certo? Então, no núcleo eu vou ter uma carga positiva de +10. Bom, aqui eu não vou marcar os 10 elétrons, eu só vou escrever aqui que eu tenho 10 elétrons nesse meu átomo de neônio. Bom, se a gente tenta adicionar 1 elétron, ou seja, se aqui eu tenho + 1 elétron, a gente agora vai ter um total de 11 elétrons, certo? Eu estaria aqui formando um ânion. E se eu formasse esse ânion, a configuração eletrônica dele... Vamos marcar aqui: 1 ânion de neônio (Ne⁻). Eu teria aqui: 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹. Bom, eu vou marcar tudo isso que eu marquei aqui no meu diagrama. Então eu tenho o meu núcleo com 10 prótons. Eu tenho aqui 10 elétrons. E note que aqui eu tive que abrir um orbital novo, então eu tenho 1 elétron que eu vou marcar aqui em rosa nesse meu novo orbital. Bom, se a gente pensa na carga efetiva do núcleo que esse nosso elétron, que eu fiz em rosa, está sentindo, isso seria igual ao meu número atômico, ou meu número de prótons, menos o número de elétrons que vão blindar esse meu elétron mais distante. Como a gente tem 10 prótons no núcleo, isso seria 10 - 10. 10 - 10. E isso seria igual a zero. Então, a carga efetiva do núcleo aqui vai ser zero. Você pode pensar também que esse elétron que a gente adicionou não tem nenhuma atração pelo núcleo, e como a gente não tem nenhuma atração por esse elétron, a energia não é dada nesse processo. Na realidade, demanda energia a forçar que a gente coloque 1 elétron a mais no neônio, ou seja, a gente teria que forçar isso a acontecer. A gente diz, então, que o neônio não tem afinidade por 1 elétron. O neônio é um gás nobre, e isso é um motivo para explicar porque que os gases nobres não são reativos. Você poderia dizer que a afinidade eletrônica aqui é positiva, porque demanda energia a tentar adicionar 1 elétron. Mas, geralmente, a gente não vê valores positivos para esse tipo de situação, a maioria dos livros vai te dizer que a afinidade eletrônica aqui vai ser igual a zero. Bom, aqui a gente tem os elementos do segundo período da tabela periódica. A gente vai analisar a afinidade eletrônica deles. A gente já viu que se a gente adiciona 1 elétron a um átomo neutro de lítio, por exemplo, a gente tem aqui uma afinidade de menos 60 kJ/mol. Aqui do lado do lítio, eu tenho berílio, e a afinidade aqui é igual a zero. Como a gente já viu antes, custa energia adicionar um elétron ao berílio. Se a gente tentar fazer isso... Vamos tentar aqui. Vamos fazer aqui. Eu tenho berílio (Be), eu quero adicionar 1 elétron para ele. Então, ele se tornaria um ânion, certo? A configuração eletrônica do berílio é... 1s² 2s², certo? Se eu adicionasse 1 elétron aqui, a minha configuração seria: 1s² 2s² 2p¹, porque eu adicionei 1 elétron a mais. Bom, esse exemplo é bem parecido com o do neônio, porque o neônio, a configuração dele é 1s² 2s² 2p⁶, certo? Quando a gente adicionou 1 elétron a mais, a gente adicionou mais um nível de energia. Praticamente, a mesma coisa acontece aqui com o íon de berílio, a gente adiciona um orbital p aqui. Portanto, aqui nesse caso, a gente não tenha afinidade eletrônica. Bom, agora vamos olhar o exemplo do boro. A gente pode perceber uma pequena tendência conforme a gente vai do boro para o carbono, para o oxigênio, para o flúor. Conforme a gente segue nesse sentido na nossa tabela periódica, a gente tem mais energia sendo dada. Desse jeito, o flúor tem a maior afinidade eletrônica por 1 elétron. Então aqui... Eu vou fazer aqui com uma flechinha: "tem maior afinidade eletrônica". Bom, o meu sinal negativo aqui significa que eu estou dando essa minha energia. Você tem mais energia liberada em um átomo de flúor do que no átomo de oxigênio, por exemplo, só olhando aqui os valores. Conforme a gente segue o nosso período, a gente também aumenta a nossa carga efetiva do núcleo. Então, isso é uma coisa importante de ser lembrada, então vou marcar aqui: a gente aumenta... a nossa carga efetiva do núcleo, que a gente chamou antes, num outro vídeo, a gente já chamou isso de "Z efetivo". Então a gente tem mais energia que é liberada quando eu adiciono 1 elétron. E essa ideia explica a tendência que a gente vê aqui. A gente já falou do berílio e do neônio +como exceções, certo? Mas vamos pensar agora no exemplo do nitrogênio. Vamos ver por que que o nitrogênio não tem uma afinidade por 1 elétron, e você vai ver diferentes valores para o caso do nitrogênio dependendo do material que você usa para estudar. Mas se a gente olha a configuração eletrônica, a gente pode tentar explicar isso. Bom, a configuração eletrônica do nitrogênio (Vou fazer aqui numa cor diferente)... A configuração eletrônica do nitrogênio, ela é: 1s² 2s² 2p³. Vamos dizer que eu tenho os meus orbitais aqui. Então eu vou desenhar aqui. Eu tenho o meu orbital 2s, e aqui eu tenho o meu orbital p. Bom, preenchendo com os meus elétrons, eu tenho aqui o meu orbital s, e agora eu vou fazer o meu orbital p. Vou marcar aqui que é meu orbital p. E eu tenho aqui meu orbital p. Bom, eu ainda tenho que adicionar 1 elétron a mais, certo? Se a gente tenta adicionar esse elétron a mais nesse meu átomo neutro de nitrogênio, a gente vai estar colocando 1 elétron a mais no meu orbital p. Então, por exemplo, tenho esse elétron sendo colocado aqui. Quando eu adiciono 1 elétron onde já tem 1 elétron, eu estou criando uma força de repulsão. É por isso que quando você vê nos livros que o nitrogênio não segue a tendência, é porque ele não tem afinidade com os elétrons que a gente vai adicionando. Bom, depois de tudo isso que eu falei, é óbvio que a afinidade eletrônica é um pouco mais complicada do que a energia de ionização. Na energia de ionização, a gente tem uma tendência bem clara, e é mais fácil de a gente explicar o porquê essa tendência acontece. Na afinidade eletrônica, a gente tem muitas exceções a essa tendência. Só aqui, a gente já viu três. Bom, num período, a gente vê que a gente tem algumas exceções, porém, quando a gente vê grupos, as inconsistências são ainda maiores. E não vale a pena ficar pensando numa tendência geral nesse caso, quando a gente está falando de grupos.

Como varia a afinidade eletrônica nos grupos ou famílias?

Como varia a eletropositividade na tabela periódica?

O que é é para que é usada a afinidade eletrônica?

O que é afinidade eletrônica é quais são os átomos com maior afinidade eletrônica?