Por que os atomos se ligam

Os átomos se ligam entre si para formar as moléculas. Os tipos de ligação são:

Regra do octeto: A partir da observação dos gases nobres que possuem 8 elétrons em sua última camada (com exceção do Hélio que possui 2 elétrons), formulou-se a regra de que os átomos se estabilizam eletronicamente quando atingem esse valor. Essa regra não abrange todos os casos de ligações atômicas, mas auxilia preliminarmente no estudo do assunto.

1. Ligação iônica ou eletrovalente
2. Ligação covalente ou molecular
3. Ligação covalente dativa ou coordenada
4. Ligação metálica

Ligação Iônica
Ligação entre íons, de natureza eletromagnética

Exemplo: NaCl → cloreto de sódio (sal de cozinha)

Obs.: Íons são átomos que possuem uma carga elétrica por adição ou perda de um ou mais elétrons.

Na ligação iônica o resultado final é eletricamente neutro.

Na fórmula dos compostos iônicos a quantidade de elétrons cedidos é igual à quantidade de elétrons recebidos.

Uma regra prática é que os coeficientes da fórmula final sejam o inverso dos índices de carga elétrica.

Normalmente os elementos que se ligam ironicamente são os das famílias IA, IIA e IIIA com os das famílias VA, VIA e VIIA da tabela periódica.

Ligação Covalente ou Molecular
Ligação em que pares de elétrons são compartilhados pelos núcleos. Sendo que um elétron de cada par é cedido por cada um dos núcleos.

Uma maneira de apresentar uma molécula de substância covalente é a fórmula estrutural plana, ou de Couper:

H – O – H

Cuja fórmula molecular é:

Cada traço representa um par de elétrons compartilhados.

Obs.: como não há nem perda nem ganho de elétrons a molécula formada é eletricamente neutra.

Normalmente os elementos que se ligam por covalência são os das famílias VA, VIA, VIIA e IVA tabela periódica e, eventualmente, o elemento Hidrogênio.

Ligação Covalente dativa ou Coordenada
Essa ligação é semelhante a molecular, com a diferença de que só um dos núcleos cede o par de elétrons compartilhados.

Obs.: dessa maneira os núcleos estão estabilizados eletronicamente.

Exemplo: O = S → O

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Ligações Metálicas Como os metais possuem a tendência de formar cátions pela cessão de elétrons, esses cátions formam um retículo cristalino envolto em uma nuvem eletrônica.

Exemplo: Ferro (Fe), Alumínio (Al), Cobre (Cu).

Exercícios:

a. Em que grupo da Tabela Periódica estariam os elementos X e Y?

b. Consulte a Tabela Periódica e dê o símbolo de dois elementos que poderiam corresponder a X e a Y

(Unicamp) Considerando os elementos sódio (Na), magnésio (Mg), enxofre (S) e cloro (Cl), escreva as fórmulas dos compostos iónicos que podem ser formados entre eles.

(UEL) A melhor representação para a fórmula estrutural da molécula de dióxido de carbono é:

a. Represente a configuração eletrônica desse elemento.

b. A que família pertence?

(Dados os números atômicos: H=1 e Na=11)

Respostas:

1)
a. X grupo IA (metal alcalino) e Y grupo IIA (metal alcalino terroso).

b. podem ser vários pares entre eles X=Na e Y=Mg.

2)

3) c.

4)

Os átomos dos elementos químicos se ligam com outros átomos em busca da estabilidade, em processos chamados de ligações químicas. São elas que permitem que os elementos, categorizados na tabela periódica, se relacionem entre si e produzam milhões de substâncias.

Qual o motivo que levam os átomos a se unirem uns aos outros?

A Regra do Octeto estabelece que os átomos dos elementos ligam-se uns aos outros na tentativa de completar a sua camada de valência (última camada da eletrosfera).

Quais tipos de átomos se ligam por ligação metálica?

Já a ligação metálica é estabelecida entre os átomos de um único elemento metálico. Esse tipo de ligação ocorre apenas entre os átomos de um único metal e exclusivamente porque um metal não pode estabelecer ligação química com outro elemento metálico diferente.

Por que os átomos contêm íons?

• Numa ligação covalente normal, os átomos contribuem com o mesmo número de elétrons a serem compartilhados. Os compostos formados por esse tipo de ligação não contêm íons. São chamados moléculas. É assim que se formam algumas das substâncias mais importantes para a vida, como a água e os gases hidrogênio e oxigênio.

Por que os átomos se estabilizam?

• Os átomos se ligam entre si para formar as moléculas. Os tipos de ligação são: Regra do octeto: A partir da observação dos gases nobres que possuem 8 elétrons em sua última camada (com exceção do Hélio que possui 2 elétrons), formulou-se a regra de que os átomos se estabilizam

Como ocorrem as ligações químicas?

• Os átomos destes elementos, ao se unirem, formam a grande diversidade de substâncias . As ligações químicas podem ocorrer através da doação e recepção de elétrons entre os átomos, que se transformam em íons que se mantêm unidos via a denominada ligação iônica. Como exemplo tem-se o cloreto de sódio (NaCl).

Como são feitas ligações interatômicas?

• Mas como essas ligações são feitas? De modo geral, existem três tipos de Ligações Interatômicas: iônica, covalente e metálica. Estas apresentam vários pormenores e características que a diferem, contudo tem como ponto de união a mesma finalidade fundamental: agregar a matéria.

“Ligação química” foi um termo usado pela primeira vez por Gilbert Newton Lewis no ano de 1920 em um artigo para explicar por que os átomos se mantêm unidos para formar as substâncias e também por que eles permanecem unidos ao longo de milhares de anos.

Os átomos da maioria dos elementos químicos até então conhecidos e enunciados na Tabela Periódica não aparecem na forma isolada na natureza. A maioria dos materiais presentes em nosso cotidiano são substâncias que podem ser simples (constituídas de átomos de somente um tipo de elemento químico) ou compostas (possuem átomos de dois ou mais elementos químicos diferentes).

Isso ocorre porque os átomos têm a capacidade de realizar ligações químicas com outros átomos, que podem ser do mesmo elemento ou de elementos diferentes. Essas ligações são tão fortes que se não sofrer nenhuma influência externa, na maioria dos casos, os átomos permanecerão unidos como estão.

Mapa Mental: Ligações Químicas

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Por exemplo, não é comum encontrarmos um átomo de oxigênio livre na natureza; entretanto, encontramos várias substâncias em que ele aparece ligado a outros átomos. Um exemplo de substância simples é o gás oxigênio em que cada molécula é formada por dois átomos de oxigênios ligados (O2); enquanto um exemplo de substância composta é a água, onde cada molécula possui dois átomos de hidrogênios ligados a um átomo de oxigênio (H2O).

Os únicos elementos que são encontrados isolados na natureza de forma estável são os gases nobres, isto é, os elementos da família 18 da Tabela Periódica (He, Ne, Ar, Kr, Xe e Rn). Todos esses elementos têm em comum o fato de terem oito elétrons na última camada eletrônica (camada de valência), com exceção do hélio (He), que possui apenas uma camada eletrônica (camada K) e, portanto, detém dois elétrons, que é a quantidade máxima possível de elétrons nessa camada.

Assim, Gilbert N. Lewis e também o cientista Water Kossel chegaram à conclusão de que os átomos dos outros elementos ligam-se para ficarem com oito elétrons (ou dois, no caso de possuir somente a camada K) e, dessa forma, estabilizarem-se. Criou-se, então, a teoria eletrônica da valência, que indica quantas ligações químicas o átomo de um elemento realiza, tendo como base a ideia explicada.

Sendo assim, os átomos realizam ligações químicas, procurando perder, ganhar ou compartilhar elétrons da camada de valência até atingirem a configuração do próximo gás nobre. Essa teoria passou também a ser chamada de regra do octeto.

Por exemplo, o oxigênio é bivalente, porque ele possui seis elétrons na sua camada de valência. Por isso, ele precisa receber mais dois elétrons para ficar com configuração do gás nobre neônio (Ne), isto é, com oito elétrons na camada de valência, que nesse caso é a camada L. No caso do gás oxigênio e da água mencionados, temos o seguinte:

Observe que, no primeiro caso (gás oxigênio - O2), cada átomo de oxigênio compartilha dois elétrons, sendo que ambos ficam com oito elétrons na camada de valência. Isso significa que é realizada uma ligação dupla (duas ligações ao mesmo tempo entre dois átomos).

Já no caso da água, cada um dos dois átomos de hidrogênio compartilha um elétron com o átomo central de oxigênio e todos ficam estáveis (o oxigênio fica com oito elétrons na camada de valência e cada hidrogênio fica com dois elétrons). Aqui também são realizadas duas ligações simples.

Esse tipo de ligação química, em que todos os átomos precisam receber elétrons (hidrogênio, ametais e semimetais) e em que há o compartilhamento de elétrons em pares, é chamado de ligação covalente.

Mas existem mais dois tipos de ligações químicas:

(1) Ligação iônica → há a transferência definitiva de elétrons de um átomo para outro. Esse tipo de ligação ocorre entre átomos de metais (que têm a tendência de perder elétrons para ficarem estáveis) e átomos de hidrogênio, ametais e semimetais (que têm a tendência de ganhar elétrons para ficarem estáveis).

Um exemplo é o cloreto de sódio (NaCl - sal de cozinha) em que o sódio é um metal que tem a tendência de perder um elétron, enquanto o cloro é um ametal que tem a tendência de ganhar um elétron. Dessa forma, o sódio doa (seta vermelha) um elétron para o cloro, formando o sal, uma substância muito estável. Visto que se formam (seta preta) íons, que são espécies químicas com cargas opostas (+ e -), um íon atrai outro próximo e são formados aglomerados iônicos com um número enorme de íons, como são os cristais do sal de cozinha.

(2) Ligação metálica → É uma teoria que diz que os metais (tais como alumínio, ouro, prata, cobre etc.) são formados por um aglomerado de átomos nêutrons e cátions que se mantêm unidos por uma espécie de “nuvem” de elétrons livres (elétrons que foram perdidos na formação dos cátions citados). Essa nuvem (ou mar) de elétrons funcionaria como uma ligação metálica que manteria os átomos unidos.

Para mais detalhes sobre esses tipos de ligações químicas, bem como a regra do octeto, leia os artigos relacionados mais abaixo.

Mapa mental Por M.e Victor Ricardo Ferrreira
Professor de Química

Por Jennifer Fogaça

Graduada em Química