¿Qué es la afinidad electrónica?

Dentro de la química, en el estudio de las propiedades periódicas nos encontramos con la afinidad electrónica. Esta se refiere al cambio de energía que ocurre cuando un átomo acepta electrones en estado gaseoso fundamental. Este cambio de energía se cuantifica y refleja la capacidad de dicho átomo de aceptar más o menos electrones. Los átomos con carga nuclear efectiva más fuerte tienen mayor afinidad electrónica.

La reacción que se produce cuando un átomo toma un electrón puede representarse de la siguiente forma:

X + e ^–  → X ^–  + Energía

Otra manera de definir la afinidad electrónica es como la cantidad de energía necesaria para extraer un electrón de un ion negativo:

X ^–  + E → X + e ^–

Puntos clave

• 1.- La afinidad electrónica es el cambio de energía que ocurre cuando un átomo acepta electrones en estado gaseoso fundamental.
• 2.- Se indica mediante el símbolo de Ea y se expresa en unidades de kJ/mol.
• 3.- La afinidad electrónica sigue una tendencia en la tabla periódica. Aumenta moviendo hacia arriba una columna o grupo y también aumenta moviéndose de izquierda a derecha a través de una fila o período (a excepción de los gases nobles).
• 4.- El valor puede ser positivo o negativo. Una afinidad electrónica negativa significa que debe aportarse energía con el fin de unir un electrón al átomo. Aquí, la captura de electrones es un proceso endotérmico. Si la afinidad electrónica es positiva, el proceso es exotérmico y se produce de forma espontánea.

Tendencia en la afinidad electrónica

La afinidad electrónica presenta una tendencia que se pueden observar en la organización de los elementos en la tabla periódica.

• La afinidad electrónica es mayor mientras más arriba esté un elemento en un grupo (columna de la tabla periódica).
• La afinidad electrónica aumenta de izquierda a derecha a través de un período (fila de la tabla periódica). La excepción son los gases nobles, que están en la última columna de la tabla. 

Esto tiene su razón en que a medida que se desciende en la tabla, aumenta el radio atómico de los elementos y tienen una menor afinidad electrónica o menor energía por liberar.

Los no metales típicamente tienen valores de afinidad de electrones más altos que los metales. El cloro atrae fuertemente los electrones, mientras que el mercurio es el elemento con átomos que atrae más débilmente un electrón. La afinidad por los electrones es más difícil de predecir en las moléculas debido a que su estructura electrónica es más complicada.

Usos de la afinidad electrónica

Hay que tener en cuenta que los valores de afinidad por los electrones solo se aplican a los átomos gaseosos y a las moléculas, debido a que los niveles de energía de los electrones de líquidos y sólidos se alteran por la interacción con otros átomos y moléculas. Aun así, la afinidad electrónica tiene diversas aplicaciones prácticas. 

Se utiliza para medir la dureza química y para predecir el potencial químico electrónico. El uso principal de los valores de afinidad por los electrones es determinar si un átomo o molécula actuará como un aceptor de electrones o un donante de electrones. También podemos saber cómo reaccionarán los elementos, si producirán energía o la necesitarán. Esta información es muy útil para predecir resultados durante una investigación.

Signos en la afinidad electrónica

La afinidad por los electrones se representa con mayor frecuencia en unidades de kilojulios por mol (kJ/mol). A veces, los valores se dan en términos de magnitudes relativas entre sí.

Si el valor de la afinidad electrónica o E_ea es negativo, significa que es necesaria la energía para fijar un electrón. Los valores negativos se observan para el átomo de nitrógeno y también para la mayoría de capturas de segundos electrones. También se puede ver para sustancias como el diamante. Para un valor negativo, la captura de electrones es un proceso endotérmico:

E _ea  = -ΔE (adjuntar)

La misma ecuación se aplica si E_ea  tiene un valor positivo. En esta situación, el cambio ΔE  tiene un valor negativo e indica un proceso exotérmico. La captura de electrones para la mayoría de los átomos de gas (excepto gases nobles) libera energía y es exotérmica. Una forma de recordar la captura de un electrón tiene un negativo ΔE  es recordar la energía se soltó o liberado.

¡Recuerda: ΔE  y Eea tienen signos opuestos!

Ejemplo del cálculo de la afinidad electrónica

La afinidad de electrones de hidrógeno es ΔH en la reacción:

H (g) + e ^– → H ^– (g);  ΔH = -73 kJ/mol, por lo que la afinidad electrónica de hidrógeno es 73 kJ/mol. El signo “más” no se cita, sin embargo, por lo que el E ea simplemente se escribe como 73 kJ/mol.

Fuentes

• Anslyn, Eric V .; Dougherty, Dennis A. (2006). Moderna química orgánica física . Libros universitarios Ciencias. ISBN 978-1-891389-31-3.
• Atkins, Peter; Jones, Loretta (2010). Principios químicos para la Búsqueda de Insight . Freeman, Nueva York. ISBN 978-1-4292-1955-6.
• Aula Express (2018) QUÍMICA. Que es la Afinidad Electronica. Tabla Periódica. Bachillerato AULAEXPRESS. Disponible en https://www.youtube.com/watch?v=uAyXJ182RzQ&ab_channel=AulaExpress
• Himpsel, F .; Knapp, J .; Vanvechten, J .; Eastman, D. (1979). “Quantum photoyield de diamante (111) -A estable emisor-afinidad negativa”. Revisión B física . 20 (2): 624. doi: 10.1103 / PhysRevB.20.624
• Tro, Nivaldo J. (2008). Química: un enfoque Molecular (2ª Ed.). Nueva Jersey: Pearson Prentice Hall. ISBN 0-13-100065-9.
• IUPAC (1997). Compendio de la terminología química ( 2ª Ed.) (El “Libro de Oro”). doi: 10.1351 / goldbook.E01977