Valência e ligação química

No estudo da química, especialmente em um nível básico, é importante entender como os átomos interagem entre si. Esta seção explora os conceitos de valência e ligações químicas, que fornecem a base necessária para entender como os elementos se combinam para formar compostos.

O que é um átomo?

Um átomo é a menor unidade da matéria que retém as propriedades de um elemento. Cada átomo consiste em um núcleo composto por prótons e nêutrons, cercado por elétrons que giram ao redor do núcleo em diferentes níveis ou camadas de energia.

Configuração eletrônica e níveis de energia

Os elétrons ocupam níveis de energia específicos ao redor do núcleo, e esses níveis podem conter um certo número de elétrons. O primeiro nível pode conter até 2 elétrons, o segundo até 8, o terceiro até 18, e assim por diante. No entanto, por simplicidade, você frequentemente encontrará apenas os dois primeiros níveis na química básica:

• Primeiro nível: até 2 elétrons
• 2º nível: até 8 elétrons

A disposição dos elétrons nesses níveis é chamada de configuração eletrônica, que determina como um átomo interagirá ou formará ligações com outros átomos.

Valência

A valência é uma medida da capacidade de um átomo de se ligar a outros átomos. É determinada pelo número de elétrons na camada mais externa de um átomo. Os átomos são mais estáveis quando sua camada externa está cheia. A maioria dos átomos tenta atingir uma camada externa completa, seja compartilhando elétrons ou transferindo-os entre átomos para formar compostos.

Explicação da valência

Se a camada externa não estiver preenchida, o átomo tem a possibilidade de formar ligações com outros átomos para alcançar a estabilidade. Por exemplo, o oxigênio com uma configuração de 2, 6 (dois elétrons na primeira camada e seis na segunda) precisa de mais dois elétrons para preencher sua camada externa. Assim, a valência do oxigênio é 2.

A configuração eletrônica visualmente se parece com isso:

Oxigênio (O) 1s² 2s² 2p⁴

Ligação química

Os átomos se ligam uns aos outros para alcançar uma configuração eletrônica estável, geralmente uma camada externa completa. Existem três tipos principais de ligações químicas: iônicas, covalentes e metálicas.

Ligação iônica

As ligações iônicas se formam quando um átomo doa elétrons para outro átomo, resultando na formação de íons positivos e negativos. Esses íons com cargas opostas se atraem para formar um composto estável.

Por exemplo, o sódio (Na) pode perder um elétron para ganhar uma camada externa completa, enquanto o cloro (Cl) precisa de outro elétron para ganhar a mesma camada. O sódio doa um elétron para o cloro, resultando em Na⁺ e Cl^-, que se ligam para formar cloreto de sódio (sal de cozinha):

Na → Na⁺ + e⁻ Cl + e⁻ → Cl⁻ Na⁺ + Cl⁻ → NaCl

Ligações covalentes

Ligações covalentes são formadas quando átomos compartilham pares de elétrons. Este tipo de ligação geralmente ocorre entre não metais. Ambos os átomos alcançam camadas externas completas compartilhando elétrons.

Por exemplo, dois átomos de hidrogênio podem formar uma molécula de hidrogênio (_H2) compartilhando seus únicos elétrons:

H• + •H → H:H (ou HH)

Ligação metálica

Nas ligações metálicas, os elétrons na camada externa dos átomos de metal se movem livremente. Este movimento permite que os metais conduzam eletricidade e calor. O 'mar de elétrons' é compartilhado entre a rede de íons metálicos, conferindo aos metais propriedades únicas como ductilidade e condutividade.

No exemplo de um metal como o ferro (Fe), a ligação é representada da seguinte forma:

Fe → Fe²⁺ + 2e⁻ (elétrons deslocalizados)

Compreendendo a valência com exemplos

A valência de diferentes elementos varia dependendo do número de elétrons em sua camada mais externa. Aqui estão alguns exemplos:

• Hidrogênio: Valência 1, porque precisa de um elétron extra para preencher sua camada.
• Carbono: Valência 4, precisa de quatro elétrons para preencher sua camada externa (2, 4).
• Oxigênio: Valência 2, precisa de dois elétrons para preencher sua camada externa (2, 6).
• Cloro: Valência 1, precisa de um elétron extra para preencher sua camada externa (2, 8, 7).

Considere o composto água (_H2O):

O oxigênio combina-se com dois átomos de hidrogênio através de uma ligação covalente para formar uma configuração estável:

O + 2H → H₂O

Regra do octeto

Um princípio conhecido como regra do octeto é frequentemente usado para prever como os átomos se ligarão. Esta regra afirma que os átomos formam ligações de modo que cada átomo tenha oito elétrons em sua camada externa, assemelhando-se à configuração eletrônica de um gás nobre. No entanto, existem exceções a esta regra e alguns elementos podem ser estáveis com menos ou mais de oito elétrons.

Polaridade e ligação

Ligações covalentes podem ser polares ou não polares, dependendo das eletronegatividades dos átomos envolvidos. A eletronegatividade é uma medida da capacidade de um átomo de atrair elétrons. Quando dois átomos têm eletronegatividades diferentes, os elétrons em uma ligação covalente podem estar mais próximos de um átomo, resultando em uma ligação covalente polar. Por exemplo, a ligação dentro da molécula de água (_H2O) é polar porque o átomo de oxigênio é mais eletronegativo do que o hidrogênio, o que atrai os elétrons compartilhados.

H(δ⁺) — O(δ⁻) — H(δ⁺)

Resumo e conceitos para lembrar

• A valência refere-se à força de combinação de um átomo, geralmente determinada pelo número de elétrons necessários para preencher sua camada externa.
• A formação de ligações químicas ajuda os átomos a alcançar uma configuração eletrônica mais estável.
• Existem três tipos principais de ligações químicas: iônicas, covalentes e metálicas.
• A regra do octeto é um conceito importante para entender como os átomos formam compostos, embora existam exceções.
• A diferença de eletronegatividades afeta o tipo de ligação formada (ligação covalente polar ou não polar).

Ao entender a valência e os diferentes tipos de ligações químicas, podemos prever e explicar como diferentes substâncias se formam, lançando luz sobre a estrutura molecular do mundo ao nosso redor.

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