Moléculas - Um tipo de grupamento atômico

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Estudando as diferentes substâncias simples, os cientistas encontraram um grupo que não reage com nenhuma substância, ou seja, seus átomos são encontrados isolados na natureza, livres. Para esse grupo, damos o nome de gases nobres, "a nobreza das substâncias que não se misturavam com ninguém".

Imediatamente, os mesmos cientistas passaram a se perguntar: por que esses átomos nunca faziam ligação, enquanto os outros ligavam-se uns aos outros para formar os diferentes compostos?

Os cientistas começaram a acreditar que a característica de estabilidade dos gases nobres deveria estar relacionada a sua estrutura atômica. Os átomos desses gases são eletricamente neutros, como todos os outros átomos. Assim, apenas a quantidade de prótons e elétrons não era suficiente para explicar o comportamento de não-reatividade desses elementos.

A estabilidade dos gases nobres
Somente com o modelo atômico proposto pelo físico dinamarquês Niels Bohr foi possível compreender a estabilidade dos gases nobres. Esse modelo atômico propõe uma eletrosfera em camadas, em que os elétrons giram ao redor do núcleo em níveis eletrônicos, sem perder energia. Cada um desses níveis comporta um número máximo de elétrons, que tendem a ocupar primeiro as camadas mais próximas do núcleo.

Assim, observaram-se regras de distribuição dos elétrons. Aplicando as regras de distribuição eletrônica aos gases nobres foi possível identificar uma regularidade: com exceção do hélio, todos apresentam oito elétrons no último nível. O hélio possui apenas uma camada eletrônica, de modo que dois elétrons já preenchem por completo seu único nível.

A propriedade dos gases nobres de não reagir com nenhum outro átomo, não constituindo grupamentos atômicos, pode ser atribuída a essa regularidade da eletrosfera: todos têm oito elétrons na última camada eletrônica, exceto o hélio, que se estabiliza com dois elétrons. Assim, os gases nobres possuem quantidades de elétrons que representam modelos de estabilidade da eletrosfera.

Com o avanço do conhecimento científico, descobriu-se que esses átomos possuíam uma eletrosfera estável e eram neutros, não realizando, portanto, ligações químicas.

Por que os átomos se agrupam?
Na natureza, os outros elementos químicos, ao contrário dos gases nobres, não são encontrados como átomos isolados. Eles estão sempre combinados, formando grupamentos atômicos. A estabilidade desses grupamentos atômicos é maior que a de seus átomos isolados.

A comparação de todos os outros elementos químicos com os gases nobres permitiu compreender os comportamentos de ligação entre os átomos.

Um átomo que perde elétrons para deixar sua eletrosfera estável deixa de ser um átomo neutro, tornando-se carregado positivamente, ou seja, passando a ser um íon positivo ou um cátion. Já o átomo que ganha elétrons para tornar sua eletrosfera estável fica carregado negativamente, tornando-se um íon negativo ou um ânion.

Em 1916, o físico norte-americano Gilbert N. Lewis propôs que, para adquirir estabilidade de sua eletrosfera, um átomo precisava perder, ganhar ou compartilhar seus elétrons, ficando com oito elétrons na sua última camada eletrônica (ou, no caso de apenas uma camada, dois).

Esse modelo pode ser traduzido pela regra do octeto: um átomo adquire estabilidade quando possui oito elétrons na camada mais externa, ou dois elétrons quando possui apenas uma camada.

Compostos Químicos
Todas as substâncias conhecidas, os variados compostos químicos, são formadas por diferentes ligações químicas existentes ente os átomos que "procuram" estabilizar suas eletrosferas.

Átomos com tendência a perder elétrons para estabilizar sua eletrosfera podem doar definitivamente os elétrons "a mais" para átomos com tendência a receber elétrons para ficar com suas eletrosferas estáveis. Desse modo, tornam-se íons positivos e negativos, respectivamente.

Cargas opostas atraem-se e, assim, os íons positivos são fortemente atraídos pelos íons negativos e vice-versa, resultando em um composto iônico.

O que ocorre entre átomos que têm apenas tendência a ganhar elétrons para alcançar a estabilidade é o uso compartilhado de elétrons, em que alguns de seus elétrons são mantidos em "sociedade". Ou seja, um átomo que precisa ganhar um elétron liga-se a outro que também precisa ganhar um elétron. Como?

Cada átomo cede um elétron, que fica transitando pelas duas eletrosferas, mantendo os átomos ligados e deixando a "sensação" de que as eletrosferas estão estáveis. Essas ligações são conhecidas como covalentes e formam os compostos moleculares.

Os compostos metálicos são formados por átomos com tendência a perder elétrons para alcançar uma eletrosfera estável. Qualquer metal puro é formado por ligações metálicas, em que os elétrons ficam livres no corpo, conferindo a eles a propriedade de condutibilidade elétrica. Os átomos ficam ionizados positivamente e acabam atraindo os elétrons livres, que saem do átomo para estabilizar a eletrosfera, formando novamente um íon.

Em função das diferentes ligações químicas iônicas, covalentes e metálicas, as propriedades físicas e químicas das substâncias, ou compostos químicos, variam.