¿Por qué los halógenos tienen una alta afinidad electrónica?

Primero, aquí hay una introducción de mi respuesta a una pregunta similar sobre gases nobles [1]:

Los electrones dentro de un átomo existen en estados definidos por cuatro números cuánticos: el número cuántico principal N, el número cuántico azimutal l, el número cuántico magnético [matemática] m_ {l} [/ matemática] y el número cuántico giratorio [matemática] m_ {s} [/ matemáticas]. Los primeros tres definen orbitales atómicos, y el último ([math] m_ {s} [/ math]) es importante aquí porque permite que exactamente dos electrones ocupen un orbital (el giro es importante por otras razones, pero no lo abordaré) ellos aquí). Los átomos son más estables cuando solo tienen orbitales desocupados y totalmente ocupados. Los orbitales parcialmente llenos son menos estables.

Debido a que agregar un solo electrón a un halógeno les da una configuración electrónica donde cada orbital ocupado está lleno, es más energéticamente favorable para ellos obtener un electrón que para la mayoría de los elementos. Debido a que los halógenos requieren solo un electrón para alcanzar esta configuración electrónica, no tienen un problema con la densidad de carga, mientras que un anión [matemático] Ti ^ {14-} [/ matemático] habría llenado completamente los orbitales, no puede existen debido a las repulsiones entre electrones.

Los átomos metálicos de los grupos 1 y 2 pueden obtener orbitales completamente llenos al perder electrones para que sus orbitales no estén llenos, por lo que tienen baja afinidad electrónica. Los metales de transición y la mayoría de los no metales y semimetales llenarán sus orbitales mediante una combinación de ganar o perder electrones y enlaces covalentes. Los halógenos se unirán covalentemente, pero debido a que se estabilizan fácilmente al ganar un electrón y no necesitan extender sus electrones para lidiar con la densidad de carga, tienen una afinidad electrónica muy alta y con frecuencia existirán como iones.

Notas al pie

[1] La respuesta de Tara Nitka a ¿Por qué es cero la afinidad electrónica de un gas noble?

La afinidad electrónica de un átomo depende de ciertos factores. El más importante de ellos es:

Número de protones y tamaño del átomo: los halógenos son átomos más pequeños en comparación con sus amigos en las mismas líneas horizontales en la tabla periódica moderna. El tamaño más pequeño concluye más control del núcleo en la capa externa. Por lo tanto, es más fácil colocar un electrón en la capa externa en halógenos.

Hay una anomalía en el gráfico de que F es más pequeño que Cl tiene EA más alto que Cl. Esto se debe al espacio disponible en la cubierta exterior. Hay una cantidad significativa de repulsión al electrón entrante en F que Cl, por lo tanto, se requiere una mayor energía.

La afinidad electrónica tiende a aumentar de izquierda a derecha en la tabla periódica.

Esto se debe a que el protón agregado en cada paso de izquierda a derecha en una fila está imperfectamente protegido por el electrón adicional. Por lo tanto, hay, en general (con excepciones importantes, más allá de esta pregunta) un aumento en la carga nuclear efectiva que sienten los electrones en la capa de valencia, yendo de izquierda a derecha, con un máximo en cualquier fila para los halógenos.

La afinidad electrónica es una medida de la facilidad del proceso:

A + e- → A- (donde A es el átomo de interés)

Claramente, cuanto más fuertemente sostienen los electrones de la capa de valencia en el ion A-, más favorable es el proceso, y esto depende completamente de la carga nuclear efectiva que sienten los electrones de la capa de valencia, que como se explicó anteriormente, está en un máximo con los halógenos .

1: Electronaffinity es el proceso de adquirir un electrón …

Como los halógenos están ansiosos por aceptar un electrón para convertirse en una configuración electrónica estable de gases nobles …

Entonces los halógenos tienen alta afinidad electrónica …

2 :. La afinidad electrónica se puede considerar como la “ventaja eléctrica” ​​dada al agregar un electrón a un átomo. Entonces, si tienes un halógeno que gana un electrón, se vuelve más estable porque ahora tiene su octeto, orbitales llenos, etc. Es por eso que el primer EA es grande.

Pero si desea agregar un electrón, necesita ir a un nivel de energía completamente nuevo, que no será muy deseable en términos de la estructura electrónica del átomo. Entonces, la diferencia en la estabilidad eléctrica o el potencial formado es casi 0. En otras palabras, el ion haluro tiene “0” falta para otro electrón, ya que eso requeriría agregar otra capa de energía.

Otra forma de pensarlo es así: la segunda EA de un haluro es básicamente la misma que la primera energía de ionización del metal alcalino en el que es isoelectrónico (ya que agregar un electrón libera tanta energía como tomar la eliminación de ese electrón) . Dado que la primera energía de ionización de un metal del Grupo 1 es normalmente muy pequeña porque el electrón está muy lejos y protegido del núcleo, también lo es la afinidad del primer electrón de un gas noble y, por lo tanto, la segunda afinidad electrónica de un haluro.

Además, ahora que el halógeno tiene una carga negativa, experimenta repulsión con el electrón que pronto se agregará.

Becose, el tamaño de los átomos de la familia halhen, es pequeño y cercano a los núcleos, que es una carga de protones positiva, por eso