Basicamente, duas forças de naturezas distintas atuam no interior da matéria: são as forças intermoleculares, isto é, entre moléculas, e as forças intramoleculares, que agem no interior dessas moléculas, entre dois ou mais átomos. As forças intermoleculares podem ser descritas, sucintamente, como Pontes de Hidrogênio ou Forças de Van der Waals. As forças intramoleculares são as famosas ligações químicas, que podem ser do tipo iônico, covalente ou metálico. O propósito deste texto é abordar aspectos referentes às forças intramoleculares, isto é, referentes às ligações químicas.
Sem nenhuma dúvida, ainda hoje as forças que atuam entre átomos representam um dos aspectos mais intrigantes de todo o estudo da química. Destas forças, as mais fortes são as ligações químicas, responsáveis pela união estável de átomos, resultando na formação de moléculas, sendo estas as bases constituintes de toda matéria que conhecemos.
As ligações químicas representam interações entre dois ou mais átomos, interações essas que podem ocorrer por doação de elétrons, compartilhamento de elétrons ou ainda deslocalização de elétrons. Cada um desses processos é caracterizado por uma denominação de ligação química. É importante, entretanto, salientar que a grande maioria das ligações não ocorre de modo a pertencer 100% a um determinado grupo. O que ocorre é determinada ligação apresentar propriedades intermediárias a um e a outro grupo. Mas esse aspecto intermediário raramente é abordado na literatura química, sendo utilizada a classificação predominante para a ligação química em questão.
De modo geral, como fora mencionado, pode ocorrer a doação e o recebimento de elétrons entre dois átomos, caracterizando uma ligação denominada de Ligação Iônica. Nessa ligação, predominam as forças eletrostáticas que atraem os íons de cargas opostas. A ligação iônica é a responsável pela formação de compostos iônicos, e ocorre entre um átomo metálico e um átomo não metálico, com doação de elétrons por parte do primeiro e recebimento de elétrons por parte do segundo.
Quando se combinam dois átomos que possuem um mesma tendência de ganhar e perder elétrons, ocorre então a formação de uma Ligação Covalente. Sob essas condições, não ocorre uma transferência total de elétrons. Nesse processo, ocorre um compartilhamento de elétrons, aos pares. A ligação covalente, sempre entre dois átomos não metálicos, forma os compostos de natureza molecular, de modo a constituir uma molécula de natureza polar (ligação entre dois átomos diferentes) ou apolar (entre dois átomos iguais).
Já a Ligação Metálica traz um processo distinto. Os elétrons distribuem-se sobre núcleos positivos de átomos metálicos, formando uma nuvem eletrônica sobre toda estrutura da matéria formada, sendo esta a responsável pelas propriedades metálicas da matéria constituída.
Teoria do Octeto
A teoria do octeto ou regra do octeto fundamenta-se a partir da tendência de os átomos realizarem ligações de modo a preencherem completamente a camada mais externa possível com exatamente 8 elétrons: sendo essa a configuração eletrônica dos gases nobres, os elementos menos reativos da tabela periódica (justamente pela sua “estabilidade” perante os outros elementos).
Pela sua configuração eletrônica e energética, os gases nobres (pelo menos alguns, como o xenônio) só se ligam a outros átomos em condições especiais de temperatura e pressão. E, mesmo assim, os compostos formados não são, de fato, duradouros (são instáveis).
O hélio é o único elemento cujos átomos possuem 2, e não 8, elétrons na camada de valência.
Ionização
Apesar de a forma mais “natural” de um átomo completar o octeto ser através de uma ligação química, esse estado pode ser atingido com o fornecimento de energia para a adição, ou remoção, de elétrons. Portanto, as propriedades periódicas de cada elemento podem relacionar justamente a facilidade com que determinado átomo de determinado elemento consegue ganhar ou perder elétrons (afinidade eletrônica – energia liberada, ou absorvida, ao receber um elétron no estado fundamental e gasoso, e potencial de ionização – energia mínima necessária para que um elétron seja retirado de um átomo no estado fundamental e gasoso).
Assim, considerando que o flúor possui alto valor absoluto de afinidade eletrônica e um valor relativamente alto de potencial de ionização, pode-se afirmar que a espécie F- é mais “estável” (estável no contexto energia/preenchimento eletrônico) que o átomo F. Ou seja, se conseguirmos adicionar um elétron à eletrosfera do átomo de flúor, faremos com que o mesmo torne-se similar a um gás nobre, o neônio, (sem necessitar que esteja ligado a outro átomo).
Da mesma forma, considerando que o sódio possui alto valor absoluto de afinidade eletrônica e baixo valor de potencial de ionização, se conseguirmos remover o elétron mais externo de sua eletrosfera, também faremos com que adquira condição semelhante aos gases nobres (nesse caso, também o neônio).
Ligação iônica
As primeiras teorias de como os átomos se unem para formação de novas substâncias químicas foi apresentada pelo cientista suíço Torbern Olof Bergman (1735-1784) e mais tarde pelo químico francês Marcelin Berthellot (1827 – 1907), baseada na atração das massas dos átomos e pela atração gravitacional dos mesmos.
Com a evolução dos estudos quânticos constatou-se que não é isso o que ocorre na prática, os átomos tendem a buscar estabilidade de acordo com a teoria do octeto, por esse motivo realizam as ligações químicas, em busca da estabilidade química.
Os cátions são átomos que possuem carga iônica positiva e possuem a tendência de doar elétron(s) buscando estabilizar-se, já os ânions são átomos com carga iônica negativa e que possuem a tendência de receber elétron(s) visando a estabilidade.
As ligações iônicas ocorrem pela atração eletrostática entre os cátions e ânions, e esta ligação ocorre quando um elétron da camada de valência de um átomo com carga iônica negativa se transfere para a camada de valência de um átomo com carga iônica positiva. Os compostos iônicos não são constituídos de moléculas, e sim de íons que são eletronicamente atraídos, formando pares iônicos que geram retículos cristalinos. Esses retículos podem ser diferentes de acordo com os átomos que os constituem.
Para entendermos melhor como funciona essa atração entre os íons, vamos utilizar o composto cloreto de sódio (NaCl), ou sal de cozinha. O átomo de cloro atrai o elétron de valência do sódio por sua eletronegatividade, tornando o cloro o ânion e o sódio o cátion, formando um composto iônico.
Composto em meio aquoso: Na(s) + Cl(g) → Na+(aq) + Cl-(aq)
Composto sólido: Na(s) + ½ Cl2 (g) → NaCl(s)
ATIVIDADE DE AVERIGUAÇÃO DE APRENDIZAGEM
Responder preferencialmente pelo Google Forms
1 O grupo de
átomos que é encontrado na forma monoatômica pelo fato de serem estáveis é: a)
Halogênios
b)
Calcogênios
c) Metais
Alcalinos Terrosos
d) Metais
Alcalinos
e) Gases
Nobres
2 Para que um
átomo neutro de cálcio se transforme em Ca2+, ele deve:
a) receber
dois elétrons.
b) receber
dois prótons.
c) perder
dois elétrons.
d) perder
dois prótons.
e) perder um
próton.
3 Um elemento
químico de configuração eletrônica 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5 possui forte tendência
para:
a) perder 5
elétrons.
b) perder 1
elétron.
c) perder 2
elétrons.
d) ganhar 2
elétrons.
e) ganhar 1
elétron.
4 Os átomos
pertencentes à família dos metais alcalinos terrosos e dos halogênios adquirem
configuração eletrônica de gases nobres quando, respectivamente, formam íons
com números de carga:
a) + 1 e – 1.
b) – 1 e + 2.
c) + 2 e – 1.
d) – 2 e – 2.
e) + 1 e – 2.
5 Um composto
iônico é geralmente formado a partir de elementos que possuem:
a) energias
de ionização muito distintas entre si.
b) elevadas
energias de ionização.
c) raios
atômicos semelhantes.
d) elevadas
afinidades eletrônicas.
e) massas
atômicas elevadas
6 O estudo
das ligações químicas é importante para a compreensão das propriedades da
matéria. De um modo geral, as ligações químicas são classificadas como covalentes,
iônicas e metálicas. A ligação entre dois átomos é definida como iônica, quando
a) um ou mais
pares de elétrons são compartilhados entre os dois átomos.
b) os átomos
são mantidos unidos pela força eletrostática entre os elétrons.
c) um ou mais
elétrons são transferidos de um átomo para outro.
d) as nuvens
eletrônicas dos átomos se superpõem.
e) os átomos
são mantidos juntos por forças nucleares.
7 A fórmula
entre cátion X3+ e o ânion Y–1 é:
a) XY. b) XY3. c) X7Y. d) X3Y7. e) X7Y3.
8 Um elemento
E tem, na sua camada de valência, a configuração 4s2 4p4 . Sobre o elemento E,
é falso afirmar que:
a) Está
localizado no quarto período, grupo 6A da tabela periódica.
b) É um
elemento representativo da tabela periódica.
c) Tende a
receber 2 elétrons e formar o íon E2– .
d) Forma com
o elemento X do grupo 1A compostos iônicos de fórmula XE2.
e) Pertence à
família dos calcogênios na tabela periódica.
9 A camada
mais externa de um elemento X possui 3 elétrons, enquanto a camada mais externa
de outro elemento Y tem 7 elétrons. Uma provável fórmula de um composto,
formado por esses elementos é:
a) X5Y. b) X3Y. c) X7Y3. d) XY3. e) XY.
10) Um elemento X, cujo número atômico é 12,
combina-se com um elemento Y, situado na família 5A da tabela periódica e
resulta num composto iônico cuja fórmula provável será:
a) XY. b) XY2. c) X2Y. d) X2Y3. e) X3Y2.