Afinidad electrónica

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La afinidad electrónica o electroafinidad se define como la energía liberada cuando un átomo gaseoso neutro en su estado fundamental captura un electrón y forma un ion mononegativo.

X ( g ) + e − ⟶ X − ( g ) + E e a {\displaystyle \mathrm {X(g)+e^{-}} \longrightarrow \mathrm {X^{-}(g)} +E_{\rm {ea}}\,} .

Dado que se trata de energía liberada, pues normalmente al insertar un electrón en un átomo predomina la fuerza atractiva del núcleo, tiene signo negativo. En los casos en los que la energía sea absorbida, cuando ganan las fuerzas de repulsión, tendrán signo positivo; Eea se expresa comúnmente en el Sistema Internacional de Unidades, el kJ·mol-1.

También podemos recurrir al proceso contrario para determinar la primera afinidad electrónica, ya que sería la energía consumida en arrancar un electrón a la especie aniónica mononegativa en estado gaseoso de un determinado elemento; evidentemente la entalpía correspondiente Eea tiene signo negativo, salvo para los gases nobles y metales alcalinotérreos. Este proceso equivale al de la energía de ionización de un átomo, por lo que la Eea sería por este formalismo la energía de ionización de orden cero.

Esta propiedad nos sirve para prever qué elementos generarán con facilidad especies aniónicas estables, aunque no hay que relegar otros factores: tipo de contraión, estado sólido, ligando-disolución, etc.

Métodos para determinar la afinidad electrónica

En muchos casos se puede medir de forma directa mediante el empleo de haces de electrones que chocan contra los átomos en fase gaseosa. De una forma menos precisa se puede estimar por extrapolación de los valores de las diferentes energías de ionización disponibles para el átomo considerando: Ei,1, Ei,2, etc.

Tendencias generales

La afinidad electrónica aumenta cuando el tamaño del átomo disminuye, el efecto pantalla no es potente o cuando crece el número atómico. Visto de otra manera: la afinidad electrónica aumenta de izquierda a derecha, y de abajo hacia arriba, al igual que lo hace la electronegatividad. En la tabla periódica tradicional no es posible encontrar esta información.

Los elementos del bloque p, y en concreto los del grupo 17, son los que tienen las mayores afinidades electrónicas, mientras que los átomos con configuraciones externas s2 (Be, Mg, Zn), s2p6 (Ne, Ar, Kr) junto con los que tienen semilleno el conjunto de orbitales p (N, P, As) son los de más baja Eea. Esto último demuestra la estabilidad cuántica de estas estructuras electrónicas que no admiten ser perturbadas de forma fácil. Los elementos que presentan mayores Eea son el flúor y sus vecinos más próximos O, S, Se, Cl y Br -aumento destacado de la carga nuclear efectiva que se define en esta zona de la tabla periódica-, salvo los gases nobles que tienen estructura electrónica cerrada de alta estabilidad y cada electrón que se les inserte debe ser colocado en una capa superior vacía.

Vamos a destacar algunos aspectos relacionados con la Eea que se infieren por el puesto y zona del elemento en la tabla periódica:

Grupo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Periodo
1 H
-73
He
21
2 Li
-60
Be
19
B
-27
C
-122
N
7
O
-141
F
-328
Ne
29
3 Na
-53
Mg
19
Al
-43
Si
-134
P
-72
S
-200
Cl
-349
Ar
35
4 K
-48
Ca
10
Sc
-18
Ti
-8
V
-51
Cr
-64
Mn
 
Fe
-16
Co
-64
Ni
-112
Cu
-118
Zn
47
Ga
-29
Ge
-116
As
-78
Se
-195
Br
-325
Kr
39
5 Rb
-47
Sr
 
Y
-30
Zr
-41
Nb
-86
Mo
-72
Tc
-53
Ru
-101
Rh
-110
Pd
-54
Ag
-126
Cd
32
In
-29
Sn
-116
Sb
-103
Te
-190
I
-295
Xe
41
6 Cs
-45
Ba
 
Lu
 
Hf
 
Ta
-31
W
-79
Re
-14
Os
-106
Ir
-151
Pt
-205
Au
-223
Hg
61
Tl
-20
Pb
-35
Bi
-91
Po
-183
At
-270
Rn
41
7 Fr
-44
Ra
 
Lr
 
Rf
 
Db
 
Sg
 
Bh
 
Hs
 
Mt
 
Ds
 
Rg
 
Cn
 
Nh
 
Fl
 
Mc
 
Lv
 
Ts
 
Og
 
Tabla periódica de afinidades electrónicas (con el signo invertido, para la definición anterior), en kJ/mol

Véase también

Referencias

Bibliografía