L'affinità elettronica e il suo andamento periodico

Definizione di Affinità Elettronica

L'affinità elettronica (AE) è una misura dell'energia rilasciata o assorbita quando un atomo o molecola in fase gassosa neutra acquisisce un elettrone per formare un anione. Se l'energia viene rilasciata durante il processo, l'affinità elettronica è espressa come un valore negativo, indicando che la formazione dell'anione è un processo esotermico e che l'anione è più stabile dell'atomo neutro. Invece, un valore positivo di AE suggerisce che l'energia deve essere fornita per l'aggiunta dell'elettrone, rendendo il processo endotermico e l'anione meno stabile. L'affinità elettronica è tipicamente misurata in kilojoule per mole (kJ/mol) e varia significativamente tra gli elementi della tavola periodica, riflettendo la diversa tendenza degli atomi a guadagnare elettroni.

Andamento Periodico dell'Affinità Elettronica

L'affinità elettronica varia in modo periodico attraverso la tavola periodica, mostrando tendenze generali che possono essere interrotte da eccezioni. In generale, gli alogeni (gruppo 17) hanno le affinità elettroniche più elevate (più negative), poiché sono solo un elettrone lontani dal completare il loro guscio di valenza e raggiungere una configurazione elettronica stabile simile a quella dei gas nobili. Per esempio, il cloro ha un'affinità elettronica di circa -349 kJ/mol, una delle più elevate tra gli elementi. Questi valori riflettono la forte tendenza degli alogeni ad acquisire un elettrone per formare anioni stabili.

Affinità Elettronica degli Elementi del Gruppo 16

Gli elementi del gruppo 16, noti anche come calcogeni, hanno affinità elettroniche generalmente negative, ma non così elevate come quelle degli alogeni. Questi elementi hanno una configurazione elettronica di valenza ns2np4 e possono accettare un elettrone aggiuntivo per avvicinarsi alla configurazione elettronica stabile dei gas nobili. Tuttavia, il guadagno energetico è inferiore rispetto agli alogeni, poiché non si ottiene una configurazione a guscio completo. Ad esempio, lo zolfo, un membro di questo gruppo, ha un'affinità elettronica di circa -200 kJ/mol.

Eccezioni nell'Andamento dell'Affinità Elettronica

Ci sono eccezioni significative alla tendenza generale dell'affinità elettronica. Gli elementi del gruppo 2, ad esempio, hanno affinità elettroniche molto basse o addirittura positive, poiché la loro configurazione elettronica ns2 è già completa e non favorisce l'aggiunta di un altro elettrone. Inoltre, gli elementi del gruppo 15 hanno affinità elettroniche che sono sorprendentemente basse a causa della loro configurazione elettronica ns2np3, che comporta un sottostrato p semiriempito. L'aggiunta di un elettrone a questa configurazione porta a repulsione elettronica e a un guadagno energetico ridotto. L'azoto, in particolare, ha un'affinità elettronica insolitamente bassa, leggermente positiva.

Seconda Affinità Elettronica e Stabilità dei Dianioni

La seconda affinità elettronica (AE2) si riferisce all'energia necessaria per aggiungere un secondo elettrone a un anione monovalente per formare un dianione. A differenza della prima affinità elettronica, la seconda affinità elettronica è sempre positiva per tutti gli elementi, indicando che l'aggiunta di un secondo elettrone è un processo endotermico a causa della repulsione elettronica tra l'anione e il nuovo elettrone. Nonostante ciò, i dianioni di alcuni elementi del gruppo 16 possono formare specie stabili in determinati contesti, come nei reticoli cristallini o in soluzione, dove la presenza di cationi o molecole polari può fornire una stabilizzazione sufficiente. Per esempio, lo zolfo ha una seconda affinità elettronica di +590 kJ/mol, il che significa che la formazione del dianione S^2- è energeticamente dispendiosa, ma può essere compensata in ambienti appropriati.