Afinidad electrónica: definición, tendencias y ecuaciones

¿Qué es la afinidad electrónica?

Imagina que llevas una bolsa y le agregas cosas. Naturalmente, la bolsa se vuelve más pesada y hay un cambio en la energía que gasta cuando cambia el peso. De la misma forma, cuando un átomo gana electrones, se produce un cambio de energía. Este cambio de energía es lo que llamamos afinidad electrónica .

La afinidad electrónica se define como el cambio de energía que ocurre cuando un átomo gana un electrón, liberando energía en el proceso. Recordemos que un electrón está cargado negativamente, por lo que cuando un átomo gana un electrón, se convierte en un ion negativo .

Como estamos hablando de un cambio en la energía, cuando se agrega un electrón a un átomo, se usa una ecuación para determinar la afinidad del electrón:

Esta ecuación muestra que la afinidad electrónica es igual al cambio negativo de energía. Aclaremos la convención de signos para el cambio de energía asociado con la ganancia de un electrón. Recuerde que la definición de afinidad electrónica es la energía liberada, lo que significa que la reacción es exotérmica . Si una reacción es exotérmica, el cambio de energía es negativo. Esto significa que la afinidad electrónica es positiva .

Por ejemplo, la afinidad electrónica del cloro tiene el signo negativo, que nos muestra la energía que se libera para agregar un electrón a un átomo. La emisión de energía se muestra con signo negativo.

Según esta convención de signos, esto significa que una mayor afinidad electrónica indica que un átomo acepta electrones más fácilmente. Una afinidad electrónica más baja indica que un átomo no acepta electrones con tanta facilidad.

Factores que afectan la afinidad electrónica

Hay dos factores que pueden afectar la afinidad electrónica. Estos son el tamaño atómico y la carga nuclear. Con respecto al tamaño atómico, pensemos en un imán y un refrigerador. Cuando un imán está más cerca de la superficie del refrigerador, puede sentir claramente la atracción de la atracción entre el imán y el refrigerador. Cuanto más se aleje el imán de la nevera, menos sentirás la atracción o el tirón.

Al mirar un dibujo de un átomo más pequeño al lado de un átomo más grande, se puede ver que la capa más externa de un átomo más pequeño está más cerca del núcleo que la de un átomo más grande. Al igual que nuestra analogía con el imán y el refrigerador, el electrón se sentirá más atraído por el núcleo si está más cerca.

Cuanto más pequeño es el átomo, más cerca está la capa más externa; por lo tanto, es una atracción más fuerte entre el núcleo y el electrón entrante. Eso significa que la afinidad electrónica es mayor para los átomos más pequeños.

Al mirar la tabla periódica, el radio atómico aumenta de arriba hacia abajo, moviéndose hacia abajo en una columna; por lo tanto, la afinidad electrónica aumenta desde la parte inferior hasta la parte superior de la columna.

La carga nuclear también afecta la afinidad electrónica. La carga nuclear también se conoce como número atómico, que es el mismo que el número de protones. Los protones son partículas subatómicas positivas. Cuantos más protones haya, mayor será la atracción por los electrones.

Las tendencias o patrones se pueden ver en la tabla periódica con respecto a la afinidad electrónica. Estamos viendo esto en términos de todo el período, no de un grupo. De izquierda a derecha, la carga nuclear aumenta, lo que resulta en una mayor atracción por los electrones entrantes. Entonces, podemos decir que de izquierda a derecha a lo largo de un período, la afinidad electrónica aumenta hacia arriba .

Excepciones a la tendencia general para la afinidad electrónica

Las tendencias de la afinidad electrónica son generalizaciones, por lo que es importante indicar algunas excepciones. Es importante mencionar que los gases nobles no se incluyen en la tendencia de afinidad electrónica. Los gases nobles son inertes o no reactivos, y les gusta permanecer como están. Entonces, su tendencia a atraer electrones es muy baja, razón por la cual sus afinidades electrónicas son cercanas a cero.

Mirando la tabla periódica, pensarías que el flúor tendría la mayor afinidad electrónica. Sin embargo, éste no es el caso. Imagínese poner un objeto, digamos, un electrón, en una pequeña bolsa que ya está llena de flúor. Sería difícil cerrar la cremallera de la bolsa ya que apenas queda espacio.

El flúor es más pequeño que el cloro y, en ese pequeño espacio, se produce la repulsión entre los electrones, por lo que no se acepta fácilmente un electrón entrante. Esto explica por qué el flúor está fuera de línea con la tendencia.

Los elementos del grupo 2 están fuera de línea cuando se trata de afinidad electrónica. Según la tendencia, se supone que tienen una mayor afinidad electrónica que los elementos del grupo 1. Pero al observar esa parte de la tabla periódica, se muestra que los elementos del grupo 2 tienen afinidades electrónicas significativamente más bajas que el grupo 1.

Para entender esto, imagine un balancín: solo puede ser divertido cuando hay una persona en cada extremo. Dos personas en un extremo versus solo una en el otro resultarán en un desequilibrio y tal vez incluso en un accidente. Lo mismo puede decirse de los elementos del grupo 2. El orbital ‘s’, que es el orbital más externo, solo puede acomodar dos electrones. Para los elementos del grupo 2, este orbital está completamente lleno. La adición de un nuevo electrón al siguiente orbital dará como resultado un ion más inestable. Esto es desfavorable; por tanto, la afinidad electrónica es menor.

Al observar el grupo 14 y el grupo 15 en la tabla periódica, puede ver que la afinidad electrónica tampoco sigue la tendencia aquí. Todos los orbitales ‘p’ están ocupados individualmente por un electrón; esto lo convierte en una configuración favorable. La adición de un electrón produce un cambio más desfavorable; por lo tanto, la afinidad electrónica es menor en el grupo 15 en comparación con el grupo 14.

Resumen de la lección

La afinidad electrónica es el cambio de energía cuando un átomo gana electrones. La convención es que cuanto mayor o más positivo sea el valor de afinidad electrónica, más fácilmente el átomo acepta un electrón.

Las tendencias generales de la afinidad electrónica son que aumenta de izquierda a derecha en la tabla periódica debido a un aumento en la carga nuclear y aumenta de abajo hacia arriba debido al efecto del tamaño atómico. Un radio atómico más pequeño significa que el electrón está cerca del núcleo, lo que aumenta la atracción entre el núcleo y el electrón. Esto da como resultado una mayor afinidad de electrones.

Algunas excepciones a esta tendencia son los gases nobles , que tienen afinidades electrónicas muy bajas. La afinidad electrónica tampoco sigue la tendencia del grupo 1 al 2 y del 14 al 15, porque la ganancia de un electrón adicional da como resultado una configuración electrónica menos estable o más desfavorable.

Principales tendencias de afinidad electrónica

• La afinidad electrónica es el cambio de energía que se produce cuando un átomo gana electrones. Las tendencias de la afinidad electrónica incluyen las siguientes:
  
  • La afinidad electrónica aumenta en la tabla periódica de izquierda a derecha debido al aumento de la carga nuclear.
  • También aumenta de abajo hacia arriba en la tabla periódica debido al tamaño atómico.
• Las excepciones a las tendencias de afinidad electrónica incluyen los gases nobles, el flúor y los Grupos 2, 14 y 15 de la tabla periódica.

Los resultados del aprendizaje

Después de completar esta lección, los estudiantes deberían poder:

• Definir afinidad electrónica
• Discutir los factores que afectan la afinidad electrónica.
• Recuerde qué elementos no se ajustan a las tendencias estándar de afinidad electrónica.