Ligação química

A ligação química é o processo no qual átomos ou moléculas se combinam para formar estruturas mais complexas por meio de interações entre elétrons. As ligações químicas são importantes porque mantêm os blocos de construção da matéria juntos, contribuindo para as propriedades e o comportamento das substâncias.

Compreendendo os átomos

Um átomo é composto por um núcleo, que contém prótons e nêutrons, e elétrons que giram em torno do núcleo. O número de prótons no núcleo de um átomo determina a identidade do elemento e é conhecido como número atômico. Os elétrons orbitam o núcleo em diferentes níveis de energia ou camadas, e seu arranjo é importante para a ligação.

Configuração eletrônica

Os elétrons são organizados em camadas ao redor do núcleo do átomo. A primeira camada pode ter até 2 elétrons, a segunda camada pode ter até 8, e assim por diante. Os elétrons na camada mais externa são chamados de elétrons de valência, e eles são importantes na ligação química.

Por exemplo, em um átomo de hélio com 2 elétrons:
Camada 1: 2 elétrons (completo)
    

Em um átomo de néon com 10 elétrons:
Camada 1: 2 elétrons
Camada 2: 8 elétrons (completo)
    

Por que os átomos se ligam?

Os átomos se ligam para atingir configurações eletrônicas mais estáveis. Os átomos são geralmente mais estáveis quando suas camadas externas de elétrons estão cheias, semelhante aos gases nobres que são naturalmente estáveis. Quando os átomos reagem, eles perdem, ganham ou compartilham elétrons para preencher suas camadas externas, formando diferentes tipos de ligações químicas.

Tipos de ligações químicas

Ligação iônica

As ligações iônicas se formam quando os elétrons são transferidos de um átomo para outro, formando íons. Um íon é um átomo que tem uma carga líquida positiva ou negativa devido à perda ou ganho de elétrons. Isso geralmente ocorre entre metais e não-metais.

Exemplo de ligação iônica:

Sódio (Na) tem 1 elétron em sua camada externa, cloro (Cl) tem 7 elétrons.
Na (1 elétron de valência) --> Na⁺ + e⁻
Cl (7 elétrons de valência) + e⁻ --> Cl⁻
Na⁺ + Cl⁻ --> NaCl
    

A formação de íons com cargas opostas resulta em uma força atrativa, formando uma ligação iônica que mantém os íons juntos em um composto como o cloreto de sódio (NaCl).

Ligações covalentes

Ligações covalentes são formadas quando dois átomos compartilham um ou mais pares de elétrons. Este tipo de ligação geralmente ocorre entre átomos não metálicos.

Exemplo de ligação covalente:

Átomos de hidrogênio (H) têm 1 elétron cada.
Compartilhando seus elétrons, eles podem completar suas camadas externas, formando ligações covalentes:

H : H (H₂ ligação covalente simples)
    

Quando os átomos compartilham elétrons de forma igual, a ligação é uma ligação covalente não polar. Se os átomos não compartilham elétrons de forma igual, a ligação é chamada de ligação covalente polar.

Ligação metálica

Ligações metálicas são formadas entre átomos de metal. Neste tipo de ligação, os elétrons não são compartilhados entre átomos individuais. Em vez disso, os elétrons movem-se livremente em um 'mar' entre a rede de átomos. Esta mobilidade dos elétrons é responsável por muitas das propriedades dos metais, como a condutividade e a maleabilidade.

Exemplos de ligações na vida cotidiana

Ligações químicas existem em toda parte ao nosso redor. O ar que respiramos, os alimentos que comemos e os objetos que usamos são todos produtos de átomos ligados de diferentes maneiras. Compreender como essas ligações funcionam enriquece nossa compreensão do mundo físico.

Compostos comuns

• Água (H₂O): Dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio formam uma ligação covalente.
• Dióxido de carbono (CO₂): Um átomo de carbono forma ligações covalentes duplas com dois átomos de oxigênio.
• Cloreto de sódio (NaCl): Uma ligação iônica entre íons de sódio e cloreto.

Papel da eletronegatividade na ligação

Eletronegatividade é uma medida da capacidade de um átomo para atrair e manter elétrons. Em geral, os não metais têm eletronegatividades mais altas do que os metais. A diferença de eletronegatividade entre átomos afeta o tipo de ligação que se forma:

• Se a diferença de eletronegatividade for grande (geralmente > 1,7), uma ligação iônica provavelmente se formará.
• Se a diferença for pequena ou zero, uma ligação covalente é formada.
• Com uma diferença moderada (entre 0,4 e 1,7), uma ligação covalente polar é provável, onde os elétrons são compartilhados de forma desigual.

Exemplo:
Na e Cl: diferença alta, ligação iônica.
O e H: diferença média, ligação covalente polar.
F e F: sem diferença, ligação covalente não polar.
    

Moléculas e compostos

Uma molécula é um grupo de dois ou mais átomos mantidos juntos por ligações covalentes. Se os átomos forem diferentes, a molécula é um composto. Compostos podem ter propriedades completamente diferentes dos elementos individuais que os compõem.

Exemplo:
O₂ - Molécula composta de dois átomos de oxigênio.
H₂O - Moléculas e compostos compostos de hidrogênio e oxigênio.
    

Propriedades macroscópicas das substâncias

O tipo de ligação química afeta as propriedades macroscópicas das substâncias:

• Compostos iônicos: Geralmente sólidos à temperatura ambiente, têm altos pontos de fusão e ebulição, conduzem eletricidade quando derretidos ou dissolvidos em água.
• Compostos covalentes: Podem ser gases, líquidos ou sólidos, têm baixos pontos de fusão e ebulição, geralmente não conduzem eletricidade.
• Substâncias metálicas: bons condutores de eletricidade e calor, maleáveis, dúcteis, lustrosos.

Conclusão

A ligação química é fundamental para a química, possibilitando a formação de compostos e influenciando as propriedades das substâncias. Seja por meio de ligação iônica, covalente ou metálica, as interações entre átomos criam o diverso mundo de substâncias visto na natureza. Compreender essas ligações nos ajuda a entender o comportamento e as transformações da matéria.

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