O que é energia afinidade eletrônica?

Conforme o próprio nome diz, essa energia é definida assim porque ela mede o grau de afinidade ou a atração do átomo pelo elétron adicionado. Pode-se equacionar esse fenômeno conforme mostrado abaixo para um átomo genérico X:

X0(g) + e- → X-(g) + Energia

A unidade geralmente usada para expressar a eletroafinidade é o elétron-volt (eV), que mede, por assim dizer, a intensidade com que o átomo “segura” o elétron.

Essa medida é muito difícil de ser feita experimentalmente; e por isso ainda não foi definida para todos os elementos da tabela periódica, como, por exemplo, para os gases nobres e os metais alcalinoterrosos. Mas essa propriedade é especialmente importante para os ametais, principalmente para os halogênios e o oxigênio.

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Com base nos valores que já se obteve para esses e outros elementos da tabela periódica, pode-se fazer uma relação do seu aumento em relação a elementos numa mesma família e período:

• Na mesma família:a eletroafinidade costuma aumentar de baixo para cima;
• No mesmo período:a eletroafinidade geralmente aumenta da esquerda para a direita.

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Afinidade eletrônica pode ser compreendida como o grau de afinidade, de atração de um átomo no estado gasoso ao receber um elétron. Trata-se, portanto, da energia liberada quando um átomo no estado gasoso e fundamental recebe um elétron. Elementos com alta afinidade eletrônica apresentam maior tendência em receber um elétron.

Por exemplo:

Cl(g) + e− → Cl−(g)  +Eae

Energia liberada (Eae) = 3, 62 eV ou +349 kJ/mol.

A afinidade eletrônica quando é positiva faz referência à energia liberada quando um átomo liga-se a um elétron. A afinidade eletrônica negativa, será referência quando for necessário fornecer energia para que um elétron se ligue a um átomo.

A diferença de energia entre o átomo de cloro e do elétron que ocupa um dos orbitais desse átomo é positiva (Eae=  ECl – (-Ee−)), pois a energia de um elétron ao ocupar um orbital é mais baixa. A unidade da afinidade eletrônica é expressa em eV ou kJ/mol (elétron-Volt ou quilo-Joule por mol).

Contudo, usualmente podemos encontrar o valor dessa energia liberada em relação à variação de entalpia do sistema (∆H). Portanto, o átomo de cloro no seu estado gasoso, isolado e fundamental ao receber um elétron formando o íon cloreto (Cl­–) trata-se de um processo exotérmico, porque há liberação de energia. O sinal negativo (∆H = – 349 kJ/mol) representa que houve liberação de energia no sistema, conforme esquema a seguir:

Há algumas exceções, não necessariamente haverá liberação de energia (Eae) quando um elétron se associa a um átomo na formação de uma ligação química. Um exemplo disso são os gases nobres, sendo os únicos elementos que existem como átomos isolados em seu estado gasoso que são estáveis e os metais alcalinos terrosos, pois é necessário fornecer energia para que os átomos presentes nos elementos desses grupos, adquiram elétrons, portanto, há absorção de energia nestes casos.

Vejamos a imagem a seguir:

Perceba os valores no grupo 2A (2/II) e o dos gases nobres 8A (18/VIII) que são às exceções. Em um grupo na tabela periódica, a afinidade eletrônica aumenta de baixo para cima na medida que o raio atômico diminui. E em um período, aumenta da esquerda para direita conforme o número atômico aumenta, como ilustrado na figura 3.  Portanto, a afinidade eletrônica dos elementos químicos são maiores à direita da Tabela Periódica como se observa nos grupos 6A (6/ VI) e dos Halogênios 7A (7/VII). Lembrando que esses valores negativos é em relação a ∆H porque há liberação de energia nesses casos.

– Os átomos que constituem os elementos do grupo 6A aceitam até 2 elétrons formando ânions com carga 2−.  Exemplo: O2-.

– Os átomos que constituem os elementos do grupo 7A aceitam 1 elétron formando ânions com carga 1−. Exemplos:  F−; Cl−.

Em um período, conforme o raio atômico diminui, a carga nuclear é maior, consequentemente a energia de atração é maior, portanto, elementos de alta afinidade eletrônica exercem maior poder de atração sobre o elétron. Dessa maneira, conclui-se:

Quanto menor for o raio atômico, maior a afinidade eletrônica

Afinidade eletrônica não é somente uma propriedade periódica, sua relevância, além de nos fornecer conhecimento de como os elementos são agrupados na tabela periódica, se faz um importante conceito para compreendermos a natureza elétrica da matéria bem como as interações físico-químicas das ligações químicas na formação de diversas substâncias e compostos químicos.

Exercícios Resolvidos

1) Dentre as equações abaixo, a afinidade eletrônica de um elemento qualquer denominado A, é a energia liberada em:

a) A(g)à A+(g) + e–
b) A+(g) + e–à A(g)
c) A2(g) + 2e–à 2A-­­(g)
d) A(g) + e–à A-­­(g)

Resposta: d.

2) Imagina-se que ao estudar sobre propriedades das substâncias simples de um determinado grupo na tabela periódica, onde todos os elementos estão localizados na mesma coluna, você faça as seguintes observações:

– têm grande afinidade química por metais;

– ao reagirem diretamente com o hidrogênio formam ácidos;

– apresentam átomos com alta eletronegatividade;

– Ao adquirirem elétrons há liberação de energia, formando ânions, tratando-se de um processo exotérmico.

– são agentes oxidantes.

Assim, entre as alternativas abaixo, de qual grupo se trata?

a) IIIA
b) IVA
c) VA
d) VI A
e) VII A

Resposta: Trata-se da família dos halogênio (F, Cl, Br, I), ou seja, VII A, alternativa e.

Bons estudos!

David Pancieri Peripato

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