Afinidad electrónica: tendencia en los periodos

antes de profundizar en la afinidad de electrónica veamos un repaso de la energía de ionización empecemos con un átomo neutro de litio que tiene una configuración electrónica 1 s 2 2s 1 entonces como un átomo de litio tiene 3 protones en el núcleo escribimos una carga 3 positiva y después tenemos 2 electrones en el orbital 1 s estos son nuestros dos electrones en el orbital 1 s o también se les conoce como electrones centrales y tenemos un electrón en el orbital 2 s este es el electrón más externo es nuestro electrón de valencia y el electrón de valencia está alejado de la carga 3 positiva del núcleo por la presencia de los electrones centrales y como las cargas iguales se repelen los electrones centrales repelen al electrón externo alejándolo de la carga 3 positiva pero aún tenemos una fuerza de atracción entre el núcleo cargado positivamente y el este electrón externo porque cargas opuestas se atrae el electrón externo aún siente un poco de atracción por el núcleo por lo tanto como el electrón es atraído al núcleo se necesita energía para quitar este electrón de valencia del átomo neutro entonces si quitamos el electrón externo es decir el electrón de valencia nos quedamos con el ión de litio que tiene una carga positiva es una carga 1 positiva porque aún tenemos 3 protones pero ahora sólo tenemos 2 electrones por eso en total tenemos una carga 1 positiva y como para esta ionización se necesita energía para quitar el electrón la energía de ionización es positiva y se mide en kilovolts por mol entonces comparemos eso con la afinidad electrónica vamos a ver en la afinidad electrónica digamos que empezamos nuevamente con el átomo de litio neutro pero esta vez en lugar de quitarle un electrón le agregamos un electrón agregamos un electrón al orbital 2s entonces empezamos con 3 electrones en el átomo neutro de litio y ahora agregamos uno más por lo que la configuración electrónica del ión de litio sería 1 s 2 2s 2 aún tenemos 3 cargas positivas en el núcleo 12 electrones en el orbital 1s pero ahora hemos agregado un electrón así que en total tenemos 4 electrones porque tenemos 2 electrones en el orbital 2s vamos a resaltar el electrón que agregamos de color rosa este es el electrón que agregamos al átomo de litio neutro y sabemos que este electrón es alejado de la carga 3 positiva del núcleo por los electrones centrales que tenemos aquí porque las cargas opuestas se repelen pero también es un poco repelido por este electrón que también está en el orbital 2s entonces este electrón también repele pero aún existe una fuerza de atracción entre el núcleo cargado positivamente y la carga negativa del electrón así que al agregar el cuarto electrón se libera energía y cómo se libera energía la afinidad electrónica tiene un valor negativo y al agregar un electrón al átomo de litio neutro tenemos menos 60 kilos jules por mol entonces se libera energía cuando se agrega un electrón y eso es porque el electrón que agregamos es atraído por el núcleo entonces si el núcleo siente una fuerza de atracción por el electrón agregado obtendremos un valor negativo de afinidad electrónica esa es una forma de medir la afinidad electrónica y observen que el avión de litio es un poco más grande que el avión de litio neutro aunque es un poco difícil demostrarlo con estos diagramas entonces mientras el electrón agregado sienta una fuerza de atracción por el núcleo se libera energía hagamos otra comparación entre la energía de ionización y la de electrónica vamos a ver en la energía de ionización como el electrón externo es atraído al núcleo nos cuesta trabajo quitar ese electrón entonces como se necesita energía para quitar ese electrón necesitamos aplicar un trabajo así que la energía es positiva en términos de energía de ionización pero en términos de afinidad electrónica como el electrón que agregamos es atraído a la carga positiva del núcleo no tenemos que forzar esto no tenemos que hacer ningún trabajo porque se libera energía en este proceso y es por eso que la afinidad electrónica tiene un valor negativo las afinidades electrónicas no tienen que ser negativas existen casos en los que para algunos átomos no hay atracción por un electrón extra por ejemplo veamos el neón la configuración electrónica del neón es 1 s 2 2s 2 36 así que tenemos dos más 26 tenemos un total de 10 electrones y una carga 10 positiva en el núcleo para un átomo de neón neutro entonces digamos que este es nuestro núcleo con una carga y es positiva tenemos 10 protones y después tenemos 10 electrones alrededor de ese núcleo este es nuestro átomo de neón neutro y si tratamos de agregar un electrón aún tenemos 10 protones en el núcleo aún tenemos los 10 electrones que ahora son los electrones centrales y al agregar un electrón este es el año de neón entonces tenemos 1 s 2 2s 2 236 el segundo nivel de energía está lleno así que al agregar un electrón necesitamos otro nivel de energía entonces pasamos al tercer nivel de energía y nos encontramos en el orbital s en el que tenemos un electrón entonces supongamos que es es el electrón que agregamos queremos agregar un electrón al átomo de neón pero si pensamos en la carga nuclear efectiva que siente este electrón de color rosa la carga nuclear efectiva es igual al número atómico o número de protones - el número de electrones centrales y como tenemos 10 protones en nuestro núcleo esto sería 10 y los electrones centrales también son 10 entonces esos 10 electrones alejan al electrón que agregamos de la carga 10 positiva del núcleo y para un cálculo rápido esto nos dice que la carga nuclear efectiva es igual a 0 claro estamos simplificando mucho las cosas pero podemos pensar que el electrón externo que estamos tratando de agregar no siente ninguna atracción por el núcleo porque estos 10 electrones lo alejan completamente de la carga 10 positiva y como no hay atracción por este electrón no se libera energía en este proceso más se necesita energía para forzar que el electrón se quede en el átomo de neón entonces se necesita energía para forzar que un electrón sea agregado a un átomo de neón neutro y como el neón no siente afinidad por un electrón extra es por eso que no reacciona es un gas noble y esta es una forma de explicar por qué los gases nobles no reaccionan porque el lyon que tratamos de obtener no durará mucho y se necesita energía para forzar todo esto así que podríamos decir que la afinidad electrónica es positiva se necesita energía pero generalmente no encontramos valores positivos para la afinidad electrónica al menos en los libros que he consultado así que podemos decir que la afinidad electrónica del neón es cero porque es muy difícil calcular el valor real aquí tenemos a los elementos del segundo periodo de la tabla periódica analicemos sus afinidades electrónicas ya vimos que al agregar un electrón a un átomo de litio neutro se liberan 60 kilos urss formol después tenemos el berilio con una afinidad electrónica de 0 eso significa que más bien necesita energía porque este es un número positivo entonces se necesita aplicar energía para agregar un electrón a un átomo neutro de berilio miren si tenemos un átomo neutro de berilio y queremos formar el avión de berilio si analizamos las configuraciones electrónicas la configuración del átomo de berilio neutro es 1 s 2 2s 2 entonces para formar el avión de berilio cargado negativamente tenemos 1 s 2 2s 2 pero al agregar el electrón extra tenemos que pasar al orbital 2 p que es de mayor energía así que esto es lo mismo o al menos muy parecido a lo que vimos con el neón en el neón la configuración electrónica es 1 s 2 2 s 226 y al agregar un electrón extra necesitamos pasar al tercer nivel de energía abrimos una nueva capa electrónica y el electrón que agregamos es alejado completamente de la carga positiva del núcleo por los otros electrones y algo muy parecido ocurre con el avión de berilio al agregar ese electrón extra necesitamos abrir un nivel más alto de energía con lo que este electrón se encuentra muy alejado del núcleo porque estos electrones lo alejan de la carga positiva del núcleo y por lo tanto no hay afinidad por este electrón agregado entonces se necesita energía para formar el avión de berilio por eso aquí tenemos cero el berilio no tiene afinidad de electrónica ahora analicemos el bor aquí se liberan 27 kilos jules por mol y ya empezamos a ver una tendencia porque cuando pasamos del boro al carbono y después al oxígeno y al flúor conforme nos movemos a lo largo de este periodo de la tabla periódica podemos ver que se libera más energía por lo tanto el flúor tiene más afinidad por los electrones conforme nos movemos a lo largo del periodo aumenta la afinidad de electrónica entonces el signo negativo significa que se libera energía y podemos ver que se libera más energía cuando agregamos un electrón a un átomo de flúor neutro y después si agregamos un electrón a un átomo de oxígeno neutro y bueno podemos explicar esta tendencia con la carga nuclear efectiva porque conforme avanzamos a lo largo del periodo también incrementa la carga nuclear efectiva y si el electrón agregado siente más atracción por el núcleo que es lo que queremos decir aquí al incrementar la carga nuclear efectiva más energía será liberada al agregar ese electrón entonces esta idea general explica la tendencia general que podemos observar en la afinidad electrónica conforme avanzamos a lo largo del periodo de la tabla periódica aumenta la afinidad de electrónica y ya dijimos que el berilio es una excepción al igual que el neón pero que me dicen del nitrógeno bueno podemos ver que el nitrógeno no siente afinidad por el electrón y tal vez se encuentren con diferentes valores dependiendo del libro que consulten pero si analizamos rápidamente las configuraciones electrónicas podemos tratar de explicar eso miren la configuración electrónica del nitrógeno es 1 s 2 2s 2 y después 2 p 3 entonces si dibujamos los orbitales supongamos que este es el orbital 2s y estos son los orbitales 2 p entonces pongamos los electrones vamos a ver tenemos 2 electrones en el orbital s y después tenemos 3 electrones en los orbitales p ok y si queremos agregar un electrón a un nitrógeno neutro agregamos un electrón uno de estos orbitales que ya tienen un electrón al agregar un electrón a uno de esos orbitales el electrón agregado es repelido por el electrón que ya teníamos inicialmente esa es la razón por la que este átomo no sigue la tendencia el nitrógeno no siente afinidad electrónica por un electrón extra y bueno después de todo esto es obvio que la afinidad electrónica es un poco más complicada que la energía de ionización la energía de ionización es una tendencia más fácil de explicar mientras que con la afinidad electrónica conforme nos movemos a lo largo del periodo en la tabla periódica podemos ver una tendencia pero hay muchas excepciones y tal vez nuestra explicación es muy simple para explicar lo que realmente ocurre pero bueno a lo largo del periodo podemos ver una especie de tendencia porque al movernos a lo largo de los grupos encontramos más inconsistencias y no vale la pena tratar de establecer una tendencia generalizada para