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Affinità elettronica

Misura della tendenza di un atomo neutro ad accettare un elettrone in più

L'affinità elettronica (Eea) dell’atomo è l'energia liberata o spesa da un atomo o molecola quando un elettrone viene aggiunto a un atomo o molecola in stato neutro isolato in forma gassosa, per formare uno ione negativo[1].

DefinizioneModifica

Consideriamo un atomo neutro isolato in fase gassosa (in condizioni di gas monoatomico). Ad esso può essere legato un elettrone andando a formare uno ione gassoso con una carica −1.

L’unità di misura più comoda e comune è il kJ/mol[2].

La definizione si estende senza difficoltà alle molecole.

Con tale definizione la proprietà ha un valore positivo tanto maggiore quanto più il processo è favorito, cioè avviene spontaneamente. Questa è certamente la scelta più logica perché corrisponde semanticamente al nome.

Gli autori non sono concordi sul segno da dare alla proprietà [3]. Convenzione diffusa è quella opposta alla definizione: il valore è negativo quando il processo è favorito energeticamente e viene quindi rilasciata energia, mentre il valore è positivo quando è necessaria energia per attuarlo. Nel resto della voce ci atterremo ad essa.

La maggior parte degli elementi hanno affinità elettronica negativa. Questo significa che non necessitano di energia per acquistare un elettrone, al contrario, la rilasciano. Gli atomi più propensi all'acquisto di elettroni hanno un'affinità più negativa. Nonostante l'affinità vari in maniera caotica nella tavola periodica, è possibile individuare uno schema. In generale i non metalli hanno affinità più negativa dei metalli. L'affinità elettronica generalmente diventa più negativa verso l'alto all'interno di ogni gruppo, e verso destra in ogni periodo. I gas nobili sono un'eccezione, hanno affinità positive.

Tavola periodica dell'entalpia di acquisizione elettronica (affinità elettronica, ma di segno opposto), in kJ/mol
Gruppo 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
 

Comportamento dell'affinità elettronica:

  • L'affinità elettronica è influenzata dalla regola dell'ottetto. Gli elementi del gruppo VII A (fluoro, cloro, bromo, iodio ed astato) tendono a guadagnare un elettrone ed a formare anioni −1. I gas nobili nel gruppo VIII A hanno già l'ottetto completo, quindi aggiungere elettroni richiede una grande quantità di energia, ma è possibile.
  • Gli elementi del gruppo 2 a partire dal berillio e del gruppo 12 a partire dallo zinco hanno affinità positive, avendo questi elementi orbitali s o d completi.
  • Gli elementi del gruppo 15 hanno scarsa affinità, l'azoto persino positiva. La ragione è che anche un orbitale pieno per metà dà stabilità.
  • L'affinità elettronica, in valore assoluto e salvo rare eccezioni, diventa più negativa andando a destra nel periodo (poiché diminuisce lievemente il raggio per via della forza attrattiva del nucleo e aumenta il numero di elettroni sull'ultimo livello energetico, quindi l'atomo può raggiungere più facilmente la massima stabilità) e diventa meno negativa scendendo lungo il gruppo (sia per la distanza dal nucleo, sia per l'incremento del numero atomico, quindi anche di elettroni che esercitano una forza repulsiva che tende a destabilizzare l'atomo). Ad esempio il fluoro (in alto a destra della tavola periodica) ha un'alta affinità elettronica perché gli manca un solo elettrone per ottenere il "guscio chiuso", quindi ottenuto un elettrone e perciò raggiunto il guscio, liberando energia si stabilizza.

Inoltre una proprietà correlata all'affinità elettronica è l'elettronegatività, in quanto atomi più elettronegativi avranno una tendenza maggiore ad acquisire elettroni. Questo spiega come mai il fluoro ha una affinità elettronica molto elevata. Va però osservata la differenza di affinità elettronica tra cloro e fluoro, in quanto, sebbene il fluoro sia più elettronegativo del cloro, quest'ultimo presenta un valore di affinità elettronica più negativa. Questo è spiegato dal maggior raggio atomico del cloro, per cui gli elettroni che raggiungono gli orbitali esterni risentono in maniera minore della forza repulsiva esercitata dagli elettroni di valenza.

Come si è detto l'affinità elettronica non è limitata agli elementi, ma si applica anche alle molecole. Ad esempio quelle del benzene e dell'antracene sono positive, quella del naftalene prossima a zero.

NoteModifica

  1. ^ (EN) Definizione su lGoldbookIUPAC, su goldbook.iupac.org.
  2. ^ (EN) Affinità elettronica, su WebElements.com.
  3. ^ M. Anastasia, Chimica di base per le scienze della vita, Antonio Delfino editore.

Voci correlateModifica

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