O que é a ligação química?

A ligação química ocorre quando dois ou mais átomos se juntam para formar uma molécula. É um princípio geral na ciência que todos os sistemas tentarão atingir seu nível de energia mais baixo, e a ligação química só ocorre quando uma molécula pode formar com menos energia do que seus átomos não combinados. Os três principais tipos de ligação são iônicos, covalentes e metálicos. Tudo isso envolve elétrons que se movem entre átomos de várias maneiras. Outro tipo, muito mais fraco é a ligação de hidrogênio.

Estrutura atômica

Os átomos

consistem em um núcleo contendo prótons carregados positivamente, que é cercado por um número igual de elétrons carregados negativamente. Normalmente, portanto, eles são eletricamente neutros. Um átomo pode, no entanto, perder ou ganhar um ou mais elétrons, dando -lhe uma carga positiva ou negativa. Quando se tem uma carga elétrica, é chamada de íon.

são os elétrons envolvidos na ligação química. Essas partículas são dispostas em conchas que podem ser pensadas como existing a distâncias crescentes do núcleo. Geralmente, quanto mais longe do núcleo as conchas são, mais energia elas têm. Há um limite para o número de elétrons que podem ocupar uma concha. Por exemplo, o primeiro, mais interno, Shell tem um limite de dois e o próximo shell um limite de oito.

Na maioria dos casos, são apenas os elétrons na concha mais externa que participam da ligação. Estes são frequentemente chamados de elétrons de valência . Como regra geral, os átomos tendem a se combinar entre si de tal maneira que todos alcançam conchas externas completas, pois essas configurações geralmente têm menos energia. Um grupo de elementos conhecidos como gases nobres - hélio, neon, argônio, krypton, xenon e radônio - já possui conchas externas completas e, por isso, normalmente não formam ligações químicas. Outros elementos geralmente tentam alcançar uma estrutura de gás nobre, dando, aceitating ou compartilhamento de elétrons com outros átomos.

As ligações químicas são às vezes representadas por algo chamado estrutura lewis , em homenagem ao químico americano Gilbert N. Lewis. Em uma estrutura de Lewis, os elétrons de valência são representados por pontos fora dos símbolos químicos para os elementos de uma molécula. Eles mostram claramente para onde os elétrons se moveram de um átomo para outro e para onde são compartilhados entre átomos.

ligação iônica

Esse tipo de ligação química ocorre entre metais, que desistem facilmente de elétrons e não metais, que desejam aceitá-los. O metal fornece aos elétrons em sua concha mais externa incompleta ao não-metal, deixando a concha vazia para que a concha completa abaixo se torne sua nova concha mais externa. O não-metal aceita elétrons para preencher sua concha externa incompleta. Dessa forma, ambos os átomos alcançaram conchas externas completas. Isso deixa o metal com uma carga positiva e o não-metal com uma carga negativa,Então eles são íons positivos e negativos que se atraem.

Um exemplo simples é o fluoreto de sódio. O sódio tem três conchas, com um elétron de valência no exterior. A flúor tem duas conchas, com sete elétrons no exterior. O sódio fornece seu elétron de valência ao átomo de flúor, para que o sódio agora tenha duas conchas completas e uma carga positiva, enquanto o flúor tem duas conchas completas e uma carga negativa. A molécula resultante - fluoreto de sódio - apresenta dois átomos com conchas externas completas ligadas por atração elétrica.

Ligação covalente

Os átomos de não metais se combinam entre si, compartilhando elétrons de tal maneira que diminuem seu nível geral de energia. Isso geralmente significa que, quando combinado, todos eles têm conchas externas completas. Para dar um exemplo simples, o hidrogênio possui apenas um elétron, em seu primeiro - e único - Shell, que o deixa com uma concha completa. Dois átomos de hidrogênio podem compartilhar seuselétrons para formar uma molécula na qual ambos têm uma concha externa completa.

Muitas vezes é possível prever como os átomos se combinam entre si a partir do número de elétrons que eles têm. Por exemplo, o carbono tem seis, o que significa que possui uma primeira concha completa de duas e uma concha mais externa de quatro, deixando quatro com uma concha externa completa. O oxigênio tem oito, e o mesmo tem seis em sua concha externa - dois a menos de uma concha cheia. Um átomo de carbono pode combinar com dois átomos de oxigênio para formar dióxido de carbono, no qual o carbono compartilha seus quatro elétrons, dois com cada átomo de oxigênio e os átomos de oxigênio, por sua vez, compartilham dois de seus elétrons com o átomo de carbono. Dessa forma, todos os três átomos têm conchas externas completas contendo oito elétrons.

Ligação metálica

Em um pedaço de metal, os elétrons de valência são mais ou menos livres para se movimentar, em vez de pertencer a átomos individuais. O metal, portanto, consiste em íons carregados positivamente cercados por eleitos móveis e com carga negativaRons. Os íons podem ser movidos com relativamente facilidade, mas são difíceis de se destacar, devido à sua atração pelos elétrons. Isso explica por que os metais geralmente são fáceis de dobrar, mas difíceis de quebrar. A mobilidade dos elétrons também explica por que os metais são bons condutores de eletricidade.

ligação de hidrogênio

Ao contrário dos exemplos acima, a ligação de hidrogênio envolve a ligação entre, e não dentro, moléculas. Quando o hidrogênio se combina com um elemento que atrai fortemente elétrons - como flúor ou oxigênio - os elétrons são retirados do hidrogênio. Isso resulta em uma molécula com uma carga positiva geral de um lado e uma carga negativa do outro. Em um líquido, os lados positivos e negativos se atraem, formando ligações entre as moléculas.

Embora essas ligações sejam muito mais fracas que as ligações iônicas, covalentes ou metálicas, elas são muito importantes. A ligação de hidrogênio ocorre em água, um composto contendo dois átomos de hidrogênio e um dosoxigênio. Isso significa que é necessária mais energia para converter água líquida em um gás do que seria o caso. Sem ligação de hidrogênio, a água teria um ponto de ebulição muito mais baixo e não poderia existir como um líquido na terra.