Ligações químicas: introdução.

Há algum tempo eu apresentei em uma postagem (link) na qual eu reuni um conjunto de substâncias e comentei brevemente sobre algumas de suas propriedades. Na sequência eu apresentei cada um dos modelos atômicos estudados na química do ensino médio. A próxima etapa consistiu de informar sobre a tabela periódica e as propriedades nela reconhecidas e padronizadas.

A pessoa mais atenta pode se perguntar o motivo de tudo isso? Trata-se de entender como os átomos são para entender como eles são capazes de se combinar para formar as diferentes substância encontradas na natureza. A perspectiva proposta por Demócrito não se alterou, apenas o meio para alcançá-la.

Sabemos que existe uma grande diversidade de átomos de diferentes tamanhos, massas e com a mais variada quantidade de partículas subatômicas. Resta responder como os átomos dão origem às substâncias como as conhecemos. O início da resposta está aqui, nesta postagem, no estudo das ligações químicas.

Diante desse conjunto de informações, pegaremos as que mais importam e as analisaremos para entendermos como são as ligações químicas, ou seja, como os átomos dos diferentes elemento se combinam para formar as mais variadas substâncias conhecidas pelo ser humano. Veja o diagrama abaixo:

EI = energia de ionização e EA = eletronegatividade

Temos dois grandes grupos de elementos químicos: os metais e os ametais. Os primeiros apresentam, em geral, baixas energia de ionização (EI) e eletroafinidade (EA). O segundo grupo, por sua vez, apresenta valores elevados para as duas propriedades mencionadas.

Note que esta é uma simplificação para facilitar a compreensão inicial do tema. É possível observarmos ligações iônicas entre ametais e ligações covalentes entre metal e ametal.

Isto já foi explicado (link), mas, de uma forma bem resumida, energia de ionização e eletroafinidade são as energias absorvida e liberada quando um átomo, respectivamente, perde e ganha um elétron.

¬ ligação iônica

É aquela que surge em consequência de um átomo (metal) "cobrar" pouca energia para perder seu elétron enquanto outro átomo (ametal) "paga" muita energia ao receber o elétron. Com isso, a formação de íons (cátions e ânions) é a óbvia consequência, determinante até para a denominação dessa classe.

Na imagem acima o átomo de sódio transfere um elétron para o átomo de cloro, transformando-se em cátion e ânion, respectivamente. Vale a pena observar que ambos têm, após a transferência, oito elétrons em suas respectivas camadas de valência.

¬ Covalente

A covalente é a ligação formada por átomos de ametais na maioria dos exemplos, nela não há perda de elétron da parte de um átomo e ganho da parte de outro. Eles compartilham um par de elétrons entre si. Mas este par raramente é compartilhado igualmente, por isso temos a eletronegatividade como propriedade periódica.

Com apenas um elétron em sua única camada preenchida, o hidrogênio compartilha com o oxigênio, que passa a ter oito elétrons ao todo em sua camada de valência, mas antes da ligação ele possuía apenas seis  em sua segunda e mais externa camada. É possível observar um par de elétrons entre cada hidrogênio e o oxigênio. enquanto isso, outros quatro elétrons da segunda camada permanecem sem ligação, são chamados de elétrons não ligantes.

¬ Metálica

Quando dois átomos não são capazes de "retirar" o elétron alheio, mesmo ambos tendo baixa energia de ionização, resta a eles estabelecerem uma "relação" na qual vários deles se beneficiam do "uso" dos elétrons de todos. Assim, todos os átomos tiram proveito de todos os elétrons envolvidos.

É imprescindível notar que os íons positivos são os núcleos atômicos acompanhados das camadas mais internas e, em alguns casos, partes da camada de valência (mais externa). Tais íons se encontram distribuídos de forma simétrica e conferem ao conjunto características tipicamente metálicas.

Na próxima parte veremos as propriedades da substâncias formadas por essas ligações.