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Energias de Ionização, Afinidade Eletrônica e Eletronegatividade
No estudo da química, entender o comportamento dos elementos na tabela periódica pode nos ajudar a prever como eles reagirão com outros elementos. Três conceitos importantes usados para entender a reatividade química e a ligação são a energia de ionização, a afinidade eletrônica e a eletronegatividade. Essas propriedades descrevem quão fortemente um átomo retém seus elétrons e como ele interage com outros átomos. Vamos analisar cada um desses conceitos em detalhe.
Energia de ionização
A energia de ionização é a energia necessária para remover um elétron de um átomo no estado gasoso. Ela nos diz quão fortemente o elétron é mantido pelo átomo. Quanto maior a energia de ionização, mais difícil é remover o elétron. Na tabela periódica, você notará algumas tendências na energia de ionização ao mover-se ao longo dos períodos e grupos.
Tendências na Energia de Ionização:
- Dentro de um período: A energia de ionização aumenta à medida que você se move da esquerda para a direita ao longo de um período. Isso ocorre porque o número de prótons no núcleo aumenta, tornando a atração entre o núcleo e os elétrons externos mais forte. Por exemplo, o flúor (
F
) tem uma energia de ionização maior que o lítio (Li
). - Ao descer o grupo: A energia de ionização diminui à medida que descemos o grupo. À medida que o átomo aumenta de tamanho, a distância entre o elétron externo e o núcleo aumenta, e a atração entre eles diminui. Por essa razão, o potássio (
K
) tem uma energia de ionização mais baixa que o sódio (Na
).
A tendência na energia de ionização pode ser representada visualmente da seguinte forma:
Aumenta → , |NaMgAlSi| , , Diminui ↓ | Lee | , ,
Afinidade eletrônica
A afinidade eletrônica refere-se à mudança de energia que ocorre quando um elétron é adicionado a um átomo neutro no estado gasoso. Reflete a tendência de um átomo de aceitar um elétron. Geralmente, átomos com afinidades eletrônicas mais altas liberam mais energia quando ganham um elétron, o que significa que eles têm uma atração mais forte por novos elétrons.
Tendências na Afinidade Eletrônica:
- Em um período: A afinidade eletrônica geralmente aumenta à medida que nos movemos da esquerda para a direita ao longo de um período. Átomos com uma camada eletrônica externa completa atraem elétrons adicionais de forma mais forte. Por exemplo, o cloro (
Cl
) tem uma afinidade eletrônica maior que o alumínio (Al
). - Ao descer o grupo: A afinidade eletrônica diminui à medida que descemos o grupo, pois o elétron adicional é adicionado a uma maior distância do núcleo. Por exemplo, o flúor (
F
) tem uma afinidade eletrônica maior que o iodo (I
).
A mudança na afinidade eletrônica pode ser visualizada da seguinte forma:
Aumenta → , |BCNOF | , , Diminui ↓ |H | , ,
Eletronegatividade
A eletronegatividade é uma medida de quão fortemente um átomo atrai elétrons quando ligado a outro átomo. É uma quantidade adimensional e é fundamental para entender como os átomos se ligam em moléculas.
Tendência na Eletronegatividade:
- Em um período: A eletronegatividade aumenta à medida que você avança da esquerda para a direita em um período. Isso ocorre porque os átomos têm mais prótons, o que aumenta a carga positiva, e estão no mesmo nível de energia, então os elétrons são atraídos mais fortemente. Por exemplo, o oxigênio (
O
) é mais eletronegativo que o carbono (C
). - Ao descer o grupo: A eletronegatividade diminui ao descer o grupo, principalmente devido ao aumento na distância entre o núcleo e os elétrons de valência, o que reduz a atração nuclear. Por exemplo, o enxofre (
S
) é mais eletronegativo que o selênio (Se
).
As tendências de eletronegatividade podem ser observadas da seguinte forma:
Aumenta → , | NOF tem | , , Diminui ↓ |H | , ,
Análise comparativa
Comparar essas propriedades ajudará a entender como os átomos interagem entre si. Tipicamente, elementos localizados no lado direito da tabela periódica, como os halogênios, têm altas energias de ionização, afinidades eletrônicas e eletronegatividades. Em contraste, elementos localizados no lado esquerdo, como os metais alcalinos, têm valores baixos para essas características porque perdem elétrons facilmente e formam íons positivos.
Aqui está uma comparação de exemplo:
- Lítio (Li): Baixa energia de ionização, baixa afinidade eletrônica e baixas eletronegatividades. Tende a perder um de seus elétrons de valência para formar íon de
+1
. - Flúor (F): Alta energia de ionização, alta afinidade eletrônica e altas eletronegatividades. Tende a ganhar um elétron para alcançar uma camada de valência completa.
Aplicações para a ligação química
Entender essas propriedades é importante ao prever como os átomos irão se ligar um ao outro. Por exemplo:
- Átomos com altas eletronegatividades, como o flúor, atraem os elétrons na ligação, tornando-os altamente reativos, especialmente com metais que têm baixas energias de ionização.
- Quando elementos formam compostos iônicos, átomos com baixa energia de ionização, como o sódio, perdem elétrons e os transferem para átomos com uma afinidade eletrônica mais alta, como o cloro, formando ligações iônicas.
Vamos analisar o exemplo da formação de cloreto de sódio (NaCl
):
Na → Na + + e - (sódio perde um elétron) Cl + e - → Cl - (cloro ganha um elétron) Na + + Cl - → NaCl
Conclusão
Ao compreender a energia de ionização, a afinidade eletrônica e as eletronegatividades, obtemos informações valiosas sobre o comportamento dos elementos e a natureza das ligações químicas. Esses conceitos permitem que os químicos prevejam e expliquem uma ampla gama de reações e compostos químicos. As tendências periódicas de aumento na energia de ionização, afinidade eletrônica e eletronegatividades ao longo de períodos e sua diminuição ao longo dos grupos fornecem uma estrutura útil para o estudo dos elementos e suas interações.