Afinidade Eletrónica

Quando um elétron é adicionado a um átomo gasoso, observa-se uma alteração na energia chamada afinidade de elétrons. A afinidade com o elétron mede a facilidade de ganhar um elétron por um átomo. Por exemplo, a afinidade dos elétrons com o cloro é de 348, 6 kilojoules por mol.

O sinal negativo indica que se trata de uma alteração exotérmica. O argônio, contudo, tem uma afinidade positiva com os elétrons, indicando que a formação de um ânion de argônio requer que a energia seja fornecida. Em geral, quanto maior for a atração entre um átomo e um elétron adicionado, mais negativa é a afinidade dos elétrons.

As afinidades dos elétrons, semelhantes às energias de ionização, mostram as tendências na tabela periódica. Descendo ao grupo 1, o tamanho atómico aumenta à medida que os elétrons ocupam um número quantum principal mais elevado. Os elétrons que chegam, portanto, experienciam menos atração nuclear levando a menos afinidades de elétrons negativos.

No entanto, existem exceções. Nos halógenos, o cloro tem um valor de afinidade mais negativo com os elétrons do que o flúor, mas porque, o flúor é o menor átomo dos halógenos e um elétron que chega experiencia uma repulsão significativa dos elétrons já presentes. No entanto, no ânion de cloreto, o novo elétron é acrescentado à terceira camada, ocupando mais espaço.

Isto reduz as repulsões dos elétrons, tornando-o mais atrativo para a obtenção de um elétron. Geralmente, movendo-se ao longo de um período, as afinidades dos elétrons tornam-se mais negativas. Os halogéneos têm as afinidades dos elétrons mais negativas, uma vez que o elétron que entra ajuda a alcançar as configurações do gás nobre.

Em comparação, os gases nobres têm uma camada completamente cheia. O elétron que chega tem de ser acomodado no nível superior de energia principal, que é energeticamente desfavorável. Assim, as afinidades dos elétrons para estes elementos são positivas.

O grupo 2 apresenta exceções. A configuração dos elétrons indica que o elétron que chega precisa de entrar numa subcamada de elevada energia. Assim, os valores de afinidade dos elétrons ou são positivos ou menos exotérmicos.

Curiosamente, o grupo 15 tem menos afinidades negativas de elétrons do que o grupo 14. Comparemos o fósforo e o silício. Ao contrário do silício, o fósforo tem uma camada meio preenchida de p e o elétron que chega tem de ser emparelhado com um elétron já a residir no orbital p.

Isto aumentaria as repulsões dos elétrons e é, portanto, um processo desfavorável energeticamente que se reflete também na afinidade menos negativa do elétron relativamente ao silício.