Affinité électronique Comment elle varie dans le tableau périodique et les exemples



Le affinité électronique ou electroafinity est une mesure de la variation d'énergie d'un atome dans la phase gazeuse lorsqu'il incorpore un électron dans sa couche de valence. Une fois que l'électron a été acquis par l'atome A, l'anion résultant A- il peut être plus stable ou pas que son état basal. Par conséquent, cette réaction peut être endothermique ou exothermique.

Par convention, lorsque le gain de l'électron est endothermique, un signe positif "+" est attribué à la valeur de l'affinité électronique; au lieu de cela, si elle est exothermique, c'est-à-dire qu'elle libère de l'énergie, cette valeur reçoit un signe négatif "-". Dans quelles unités ces valeurs sont-elles exprimées? En kJ / mol ou en eV / atome.

Si l'élément était en phase liquide ou solide, leurs atomes interagiraient l'un avec l'autre. Cela ferait en sorte que l’énergie absorbée ou libérée, au rythme du gain électronique, soit dispersée parmi tous ces éléments, produisant des résultats peu fiables.

En revanche, en phase gazeuse, on suppose qu'ils sont isolés; En d'autres termes, ils n'interagissent avec rien. Ensuite, les atomes impliqués dans cette réaction sont: A (g) et A-g) Ici (g) indique que l'atome est en phase gazeuse.

Index

  • 1 Première et deuxième affinités électroniques
    • 1.1 Premier
    • 1,2 seconde
  • 2 Comment l’affinité électronique varie-t-elle dans le tableau périodique?
    • 2.1 Variation par le noyau et l'effet de blindage
    • 2.2 Variation par configuration électronique
  • 3 exemples
    • 3.1 Exemple 1
    • 3.2 Exemple 2
  • 4 références

Première et deuxième affinités électroniques

Premier

La réaction de gain électronique peut être représentée par:

A (g) + e- => A-(g) + E, ou en tant que A (g) + e- + E => A-g)

Dans la première équation, E (énergie) se trouve en tant que produit sur le côté gauche de la flèche; et dans la deuxième équation, l'énergie est considérée comme réactive, étant située sur le côté droit. C'est-à-dire que le premier correspond à un gain électronique exothermique et le second à un gain endothermique électronique.

Cependant, dans les deux cas, seul un électron s'ajoute à la couche de valence de l'atome A.

Deuxième

Il est également possible que, une fois l'ion négatif A formé-, cela absorbe encore un autre électron:

Un-(g) + e- => A2-g)

Cependant, les valeurs pour la deuxième affinité électronique sont positives, car les répulsions électrostatiques entre l'ion négatif A doivent être surmontées- et l'électron entrant et-.

Qu'est-ce qui détermine qu'un atome gazeux "reçoit" un électron mieux? La réponse réside essentiellement dans le noyau, dans l'effet de blindage des couches électroniques internes et dans la coquille de valence.

Comment les affinités électroniques varient dans le tableau périodique

Dans l'image supérieure, les flèches rouges indiquent les directions dans lesquelles l'affinité électronique des éléments augmente. De là, l'affinité électronique peut être comprise comme une des propriétés périodiques, avec la particularité de présenter de nombreuses exceptions.

L'affinité électronique augmente en remontant à travers les groupes et, de même, augmente de gauche à droite à travers le tableau périodique, en particulier au voisinage de l'atome de fluor. Cette propriété est étroitement liée au rayon atomique et aux niveaux d'énergie de ses orbitales.

Variation par le noyau et l'effet de blindage

Le noyau possède des protons, des particules chargées positivement qui exercent une force d'attraction sur les électrons de l'atome. Plus les électrons dans le noyau sont proches, plus ils attirent. Ainsi, à mesure que la distance entre le noyau et les électrons augmente, les forces d'attraction diminuent.

De plus, les électrons de la couche interne aident à "protéger" l'effet du noyau sur les électrons des couches les plus externes: les électrons de valence.

Cela est dû aux répulsions électroniques elles-mêmes parmi leurs charges négatives. Cependant, cet effet est contrecarré par l’augmentation du nombre atomique Z.

Quelle est la relation entre le premier et l'affinité électronique? Qu'un atome gazeux A aura plus tendance à gagner des électrons et à former des ions négatifs stables lorsque l'effet de blindage est supérieur aux répulsions entre l'électron entrant et ceux de la coquille de valence.

Le contraire se produit lorsque les électrons sont très éloignés du noyau et que les répulsions entre eux ne nuisent pas au gain électronique.

Par exemple, en descendant dans un groupe, les «nouveaux» niveaux d'énergie sont «ouverts», ce qui augmente la distance entre le noyau et les électrons externes. C'est pour cette raison que lorsque des groupes ascendants augmentent leurs affinités électroniques.

Variation par configuration électronique

Tous les orbitaux ont leur niveau d'énergie, donc si le nouvel électron occupe une orbitale d'énergie plus élevée, l'atome devra absorber de l'énergie pour que cela soit possible.

De plus, la façon dont les électrons occupent des orbitales, peut favoriser le gain électronique, donc la distinction des différences entre les atomes.

Par exemple, si tous les électrons sont non apparié dans les orbitales p, y compris un nouvel électron provoquer la formation d'une paire accouplées, qui exerce des forces de répulsion sur d'autres électrons.

Tel est le cas de l'atome d'azote, dont l'affinité électronique (8kJ / mol) est inférieure à l'atome de carbone (-122kJ / mol).

Des exemples

Exemple 1

Les première et deuxième affinités électroniques pour l'oxygène sont les suivantes:

O (g) + e- => O-(g) + (141 kJ / mol)

O-(g) + e- + (780kJ / mol) => O2-g)

La configuration électronique pour le O est 1s22s22p4. Il existe déjà une paire d'électrons, qui ne peut pas vaincre la force d'attraction du noyau; par conséquent, le gain électronique libère de l'énergie après avoir formé l'ion stable-.

Cependant, bien que O2- a la même configuration que le noble néon gazeux, leurs répulsions électroniques surmonter la force d'attraction du noyau, et pour permettre l'entrée de l'apport d'énergie d'électrons est nécessaire.

Exemple 2

Si vous comparez les affinités électroniques des éléments du groupe 17, vous aurez ce qui suit:

F (g) + e- = F-(g) + (328 kJ / mol)

Cl (g) + e- = Cl-(g) + (349 kJ / mol)

Br (g) + e- = Br-(g) + (325 kJ / mol)

I (g) + e- = Je-(g) + (295 kJ / mol)

De haut en bas à l'augmentation de rayons groupe- -descendiendo atomique et la distance entre le noyau et les électrons externes. Cela provoque une augmentation des affinités électroniques; cependant, le chlore dépasse le fluor, qui devrait avoir la plus grande valeur.

Parce que? Cette anomalie démontre l'effet des répulsions électroniques sur la force d'attraction et le faible blindage.

Parce qu'il est un très petit atome de fluor « condensé » les électrons dans un petit volume, ce qui provoque une plus grande répulsion sur l'électron entrant à la différence de ses congénères plus volumineux (Cl, Br et I).

Références

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  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (27 mai 2016). Définition d'affinité électronique. Récupéré le 4 juin 2018 de: thoughtco.com
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  8. Shiver & Atkins. (2008). Chimie inorganique (Quatrième édition, page 29). Mc Graw Hill.