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X- X + e- X + e- X- Affinita' elettronica
Energia relativa alla reazione di perdita di un elettrone da parte di ione monoatomico negativo gassoso. X- X + e- Dà quindi un idea della forza con cui un elettrone potrebbe legarsi ad un atomo. X + e- X-
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Affinita’ elettronica
Gli ioni negativi monoatomici gassosi della maggior parte degli elementi hanno affinita’ elettronica > 0, devo quindi spendere energia per strappare l’elettrone dallo ione mononegativo. Quindi la maggior parte degli atomi tende ad avere un elettrone in più rispetto a quelli dell’atomo neutro. Eccezioni: gas nobili, Be (2s2), Mg (3s2), N (2s2 2p3). Questa e’ una riprova che ci sono delle configurazioni elettroniche relativamente piu’ stabili delle altre.
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X- X + e- Valore positivo della Energia = spendo energia, processo non spontaneo Valore negativo della Energia = non spendo energia, processo spontaneo
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Affinita’ elettronica
In linea di massima, l'affinita' elettronica aumenta spostandosi da sinistra verso destra lungo un periodo, a causa dell'aumento della carica nucleare efficace, che lega piu' fortemente l'elettrone addizionale. L'andamento lungo un gruppo e' meno definito, ma si ha generalmente una diminuzione dell'affinita' elettronica con l’aumentare del numero atomico, visto che l'elettrone addizionale è sistemato in un orbitale con numero quantico principale via via crescente e quindi più lontano dal nucleo. Prevalgono quindi repulsioni interelettroniche, che determinano scendendo nel gruppo sempre meno guadagno energetico nell’acquisizione di elettrone addizionale.
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Affinità elettronica diminuisce
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Affinita’ elettronica
L’aggiunta di un secondo o più elettroni è sempre sfavorevole. Es: O- + e- -> O2- Le repulsioni interelettroniche non sopravanzano il guadagno energetico dovuto alla acquisizione di una configurazione a livello completo e quindi EA >0
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Dimensioni atomiche Le dimensioni di un atomo sono determinate dalla distribuzione degli elettroni intorno al nucleo. Non esiste un confine netto e definito dell’atomo. La probabilità di trovare un elettrone diminuisce infatti all'aumentare della distanza dal nucleo ma non è mai zero. Non e’ possibile determinare sperimentalmente le dimensioni di un atomo isolato. Si potrebbe descrivere un raggio atomico efficace come, ad esempio, la distanza dal nucleo entro cui si trova racchiusa il 95% della densità elettronica ma, in genere, vengono usate altre definizioni di raggio atomico.
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Quando gli atomi si impacchettano nei solidi e si legano tra loro, i loro centri si trovano a distanza definita l’uno dall’altro. Si definisce raggio atomico di un elemento la metà della distanza tra i nuclei di atomi contigui.
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Raggi atomici J.C. Slater ha proposto un insieme congruente di raggi atomici basandosi sulle distanze tra atomi nelle sostanze elementari e nei composti allo stato solido. I raggi atomici sono stati definiti in modo tale che la somma dei raggi dia le distanze fra i nuclei. Naturalmente il raggio atomico varierà a seconda di come l'atomo in esame interagisce con i suoi vicini, ma la deviazione dal valor medio del raggio atomico e' entro 12 pm.
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Raggi atomici (in pm) degli elementi
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 H 25 Li 145 Be 105 B 85 C 70 N 65 O 60 F 50 Na 180 Mg 150 Al 125 Si 110 P 100 S 100 Cl 100 K 220 Ca 180 Sc 160 Ti 140 V 135 Cr 140 Mn 140 Fe 140 Co 135 Ni 135 Cu 135 Zn 135 Ga 130 Ge 125 As 115 Se 115 Br 115 Rb 235 Sr 200 Y 180 Zr 155 Nb 145 Mo 145 Tc 135 Ru 130 Rh 135 Pd 140 Ag 160 Cd 155 In 155 Sn 145 Sb 145 Te 140 I 140 Cs 260 Ba 215 La * 195 Hf 155 Ta 145 W 135 Re 135 Os 130 Ir 135 Pt 135 Au 135 Hg 150 Tl 190 Pb 180 Bi 160 Po 190 At - Fr - Ra 215 Ac ** 195
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Variazione del raggio atomico in funzione del numero atomico
L’aumento di Zeff lungo un periodo fa contrarre gli atomi I Br Cl F
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Il raggio atomico del Litio è maggiore di quello del Fluoro
Raggi atomici Il raggio atomico del Litio è maggiore di quello del Fluoro Il raggio atomico diminuisce man mano che si va da sinistra a destra in ogni periodo
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Raggi atomici Le dimensioni atomiche diminuiscono lungo ciascun periodo, nel senso in cui aumentano le interazioni nucleo-elettroni. Le dimensioni atomiche aumentano scendendo lungo un gruppo, nel senso in cui le interazioni nucleo-elettroni diminuiscono.
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Elementi di transizione
A parte una piccola contrazione all’inizio della serie, gli atomi della stessa serie di transizione hanno più o meno la stessa dimensione. La dimensione è determinata dall’orbitale ns. Metto elettroni negli orbitali d che sono interni rispetto all’orbitale s e che partecipano all’effetto di schermo, mentre il numero di elettroni nell’orbitale s esterno è costante L’effetto dell’aumento di protoni nel nucleo è bilanciato dall’aumento del numero di elettroni (n-1)d. Per Sc, Ti, V la diminuzione di raggio osservata è dovuta a Zeff che aumenta leggermente e i pochi e- presenti negli orbitali d non sono sufficienti a schermarla.
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Zeff varia poco lungo il rempimento degli orbitali 3d
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Raggi atomici e raggi ionici
Per gli anioni vale il discorso inverso. Gli elettroni per l’aumento della repulsione tendono ad allontanarsi e le dimensioni aumentano. Quindi l’ anione ha raggio ionico molto piu’ grande del raggio atomico La conseguenza dell’aumento dell’attrazione tra il nucleo e gli elettroni rimanenti è che il catione ha raggio ionico molto piu’ piccolo del raggio atomico. La contrazione più rilevante si ha quando la perdita di uno o più elettroni comporta la scomparsa dello strato più esterno della configurazione elettronica dello ione
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Na+ e Mg2+ sono isoelettronici, cioè hanno tutti e due 10 elettroni.
Mg2+ è più piccolo perche’ ha carica nucleare maggiore uguale a +12 rispetto a +11 del Na+
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Raggi ionici
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Metalli e non metalli Metalli = poveri di elettroni esterni e con più bassa energia di ionizzazione Non Metalli = ricchi di elettroni esterni e con più alta energia di ionizzazione
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Metalli e non metalli
