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Estabilidade Química: É uma estabilidade relacionada à energia dos elétrons, e não ao núcleo atômico. É quimicamente estável o átomo, ou o grupo de átomos, que tem elétrons em número adequado para se manter energeticamente estável. Oito na camada de valênciaGilbert Lewis propôs, em 1916, um modelo que explica como os átomos se ligam. Lewis se baseou no único grupo de elementos que é encontrado na natureza em sua forma elementar (como átomo isolado): os seis gases nobres, ou gases raros – hélio (He), neônio (Ne), argônio (Ar), criptônio (Kr), xenônio (Xe) e radônio (Rn) –, todos pertencentes à família 18 da tabela periódica. Esses elementos são perfeitamente estáveis. Por isso, nunca se combinam com outros na natureza. O ponto em comum que Lewis encontrou entre os átomos dos gases nobres é que todos têm oito elétrons em seu nível de valência (a última camada de elétrons). O único que foge à regra é o hélio (He): os dois elétrons desse elemento completam a camada K (1). Daí surgiu a teoria do octeto, segundo a qual atinge a estabilidade o átomo que tiver em sua última camada oito elétrons. Daí o fato de os átomos se ligarem uns aos outros, para compartilhar, ceder ou receber elétrons. Teoria do octeto: A teoria do octeto não explica com perfeição todos os tipos de ligação química. As ligações que formam as substâncias metálicas, por exemplo, são explicadas por teorias mais complexas, que não constituem conteúdo do Ensino Médio. Dois é bom, oito é melhor. Com exceção do hélio (He), todos os gases nobres têm oito elétrons na camada de valência. Com esse número, esses átomos não precisam se combinar com nada. Para o He bastam dois elétrons para completar a camada K (1).Ligação iônicaÉ um dos tipos de ligação química explicados pela teoria do octeto. As ligações iônicas ocorrem entre átomos de eletronegatividade diferente – ou seja, um átomo que apresenta grande capacidade de atrair elétrons de outro, com capacidade menor. É o caso da ligação entre metais e não metais. A ligação é feita pela transferência de elétrons. E se chama ligação iônica porque transforma átomos neutros em íons – cátions (que cederam elétrons) e ânions (que receberam elétrons). O resultado é um composto iônico. Ligações iônicas – ou seja, as que unem átomos na forma de cátions (com carga elétrica positiva) a ânions (com carga elétrica negativa) são muito fortes. E os íons unidos formam um aglomerado chamado retículo cristalino. Veja como é o retículo cristalino do cloreto de sódio (NaCl): O flúor (F) e o alumínio (Al) podem formar um composto iônico chamado fluoreto de alumínio. Siga o raciocínio, passo a passo, para descobrir a fórmula desse composto:
Ligação covalenteÉ outro tipo de ligação explicada pela teoria dos octetos. Mas, ao contrário da ligação iônica, a ligação covalente ocorre com átomos que têm eletronegatividades próximas – por exemplo, entre dois não metais. Nesse caso, os átomos compartilham elétrons. Há dois tipos de ligação covalente: a normal e a dativa (ou coordenada). 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. O número de elétrons compartilhados indica o número de ligações covalentes entre os átomos. Veja o caso do gás oxigênio (O2), formado por dois átomos desse elemento (O):
TEORIA DO OCTETOO sal de cozinha é o cloreto de sódio, um composto iônico formado da combinação de átomos de sódio (Na) com átomos de cloro (Cl). Veja como se dá essa ligação:
Verifique a configuração eletrônica de cada um desses átomos: A teoria do octeto diz: para serem estáveis, os átomos devem ter oito elétrons na última camada. Repare que:
LIGAÇÃO COVALENTE O gás hidrogênio é formado por dois átomos desse elemento. Veja como esses dois átomos se interligam:
Ligação covalente dativaTambém chamada de ligação coordenada, ocorre quando um átomo “empresta” um par de elétrons para outro. Só faz uma ligação covalente dativa o átomo que:
Note que a ligação covalente dativa é semelhante à ligação covalente normal, já que, nos dois casos, temos envolvido um par de elétrons. A diferença é que:
LIGAÇÃO COVALENTE DATIVA O ozônio, composto de três átomos de oxigênio (O3), inclui uma ligação covalente dativa. Veja na ilustração abaixo: Ligação metálicaÉ a ligação química entre elementos classificados como metais. Essa ligação não forma moléculas, nem se explica pela teoria do octeto. Essa ligação se dá com parte dos átomos perdendo os elétrons da camada de valência e formando cátions. Nos metais, muitos cátions estão envolvidos por uma quantidade enorme de elétrons livres – um mar de elétrons. Um metal se mantém sólido à temperatura ambiente (com exceção do mercúrio, Hg) por causa da força de atração entre os elétrons livres e os cátions, que é muito intensa. Propriedades das substânciasAs substâncias iônicas se caracterizam por:
Substâncias moleculares se caracterizam por:
As características principais dos metais são:
Nem sempre a ligação covalente dativa é indicada por seta, mas por traço, como são indicadas as covalentes comuns. FórmulasOs compostos são representados por fórmulas. Existem fundamentalmente três tipos de fórmula: a química, a eletrônica e a estrutural, que representam os compostos iônicos e os moleculares. Não existem fórmulas para os metais puros nem para as ligas metálicas. Os metais puros são representados apenas pelo símbolo do elemento químico que o constitui: Fe para ferro, W para tungstênio e Au para ouro puro (24 quilates). As ligas metálicas são representadas comumente pela porcentagem de cada metal que a constitui. Por exemplo: o ouro 18 quilates tem 75% de ouro (Au). Fórmula química é a que indica o tipo e o número de átomos envolvidos numa ligação: Para descobrir a natureza de um composto e sua fórmula, é preciso: 1. Conhecer o número de elétrons em sua camada de valência, lembrando que:
2. Entender como esses elétrons participam da ligação atômica: Entre ametais, as ligações são sempre covalentes. O número de elétrons que falta para o octeto de cada átomo é igual ao número de ligações covalentes que cada átomo deve fazer. Num composto iônico, entre metais e ametais, os elétrons se combinam de outra maneira:
3. Por fim, a fórmula de um composto iônico deve igualar o número de elétrons cedidos ao número de elétrons recebidos entre os átomos:
Veja, abaixo, uma forma prática de definir a fórmula de um composto iônico. FÓRMULA DE COMPOSTO IÔNICO Raciocínio simples para igualar o número de elétrons cedidos e recebidos num composto iônico: Perceba que íons com cargas opostas (1+ e 1–, ou 3+ e 3–) se ligam na proporção de um para um (1:1). Por exemplo, na ligação entre os íons cálcio (Ca2+) e oxigênio (O2–), a fórmula do composto é apenas CaO, porque basta um átomo de cada elemento para garantir a estabilidade. Ligações entre átomos de diferentes metais constituem as ligas metálicas. Veja alguns exemplos de ligas: A fórmula eletrônica, também chamada fórmula de Lewis, representa os elétrons da camada de valência de cada átomo e as ligações entre eles, sejam elas iônicas, sejam covalentes. Para ligação iônicaPara ligação covalente normalPara ligação covalente dativaA fórmula estrutural representa apenas os dois tipos de ligação covalente, as covalentes normais e as dativas. As ligações covalentes normais são indicadas por traços, e as dativas, por setas. Veja como uma molécula de água é representada pelos três tipos de fórmula: DISTRIBUIÇÃO ATÔMICA E LIGAÇÕES Considere um elemento químico E em sua forma neutra que tem número atômico igual a 38. a) Que tipo de ligação E tem tendência a realizar? Primeiro, você deve saber que o número de elétrons num átomo é igual ao número de prótons, o número atômico (Z). Então, E tem 38 elétrons. Segundo, lembre-se dos conceitos de ânion e cátion. Ânion é o íon de carga elétrica negativa – ou seja, um átomo que para atingir a estabilidade precisa ganhar elétrons. Cátion é o oposto: um íon de carga positiva, com tendência a doar elétrons. Para descobrir se E tende a ganhar ou perder elétrons, é preciso fazer a configuração eletrônica, distribuindo pelas camadas os 38 elétrons: Para E: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 Para ficar com 8 elétrons na última camada, é mais fácil para E perder os 2 elétrons da camada de valência do que ganhar 6 elétrons de outro elemento químico qualquer. Repare que, cedendo esses dois elétrons de 5s2, E ficará com 8 deles na camada N (4s2 4p6). Assim, E tem tendência a doar elétrons numa ligação iônica (quando a ligação acontecer com um átomo que tem tendência a receber elétrons) ou metálica (quando a ligação acontecer com um outro átomo com a mesma tendência a doar elétrons). b) Esse elemento químico formará um cátion ou um ânion? Agora ficou fácil: se a tendência é de ceder elétrons, o átomo formará um cátion. c) Represente a fórmula do composto neutro formado por E e o elemento químico Q, que tem um só elétron na camada de valência. Temos E2+ e Q1– Lembrando o raciocínio para igualar o número de elétrons cedidos e recebidos no composto, ficamos com E1Q2. Ou seja: um átomo de E e dois átomos de Q formam um composto neutro. O que deve acontecer para esse átomo adquirir a estabilidade?Quando o átomo possui oito elétrons na camada de valência, ele alcança a sua estabilidade. Isso quer dizer que não se ligará a outros átomos, pois não apresenta tendência a ganhar ou perder elétrons.
Qual é a última camada?A Camada de Valência é a última camada de distribuição eletrônica de um átomo. Por ser a camada mais externa, também é a que fica mais distante do núcleo atômico. De acordo com a Regra do Octeto, a camada de valência precisa de oito elétrons para se estabilizar.
Como se chama a última camada de elétrons?Camada de valência é a camada (ou nível) mais externa (mais distante do núcleo) de um átomo, ou seja, aquela que está mais distante do núcleo. Assim sendo, ela apresenta os chamados elétrons mais externos ou elétrons de valência.
Como saber a última camada de valência?Podemos localizar a camada de valência a partir da posição de dado elemento na tabela. Essa informação corresponde aos períodos, que são as linhas horizontais do quadro. São sete no total, e correspondem às sete camadas que podem estar presentes em um elétron, representadas pelas letras do alfabeto entre K e Q.
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