Ligações Químicas: Covalentes E iônicas

Ligações Químicas: covalentes e iônicas

1- OBJETIVO

Este trabalho tem o intuito de relatar os diferentes modelos de ligações químicas permitindo a compreensão de diversos fenômenos que ocorrem ao nosso redor.

2- INTRODUÇÃO

O planeta Terra é lindo... Lindo e complexo! Montanhas, mares, lagos, rios, planícies, desertos e uma infinidade de formas vivas nos encantam e estimulam a nossa curiosidade há milênios. Alguma vez você já olhou para a Tabela Periódica e pensou que o número de elementos químicos, ou seja, de tipos diferentes de átomos existentes na natureza, não é tão grande assim? E que é a partir desses elementos que toda a complexidade do mundo que nos cerca é construída? E não é espantoso que materiais tão diferentes como a gasolina que movimenta os nossos carros, a naftalina que protege as nossas roupas das temíveis traças e o gás do fogão no qual cozinhamos os alimentos sejam constituídos por átomos de apenas dois tipos, carbono e hidrogênio?

Como isso é possível?

Figura 1: Gasolina, naftalina e gás natural são feitos unicamente de átomos de carbono e hidrogênio. Esses compostos pertencem à classe dos hidrocarbonetos.

Bem, a resposta está na união entre os átomos. É isso mesmo! Os átomos podem se ligar uns aos outros de diversas maneiras para, como se fizessem parte de um “Lego” microscópico, “montar” todas as coisas que estão à nossa volta. Por isso, o estudo da maneira em que os átomos se ligam, ou seja, das ligações químicas, é de fundamental importância para entendermos as propriedades da matéria e como ela se comporta.

Há dois modos principais pelos quais as ligações químicas podem ser formadas: em um deles, a ligação iônica, as partes envolvidas (“blocos construtores”) encontram-se na forma de íons (possuem carga elétrica, decorrente do ganho ou perda de elétrons).

É este o tipo de ligação presente num cristal de sal de cozinha. Já na ligação covalente, há o compartilhamento de elétrons entre dois átomos neutros. Um bom exemplo é o diamante, formado apenas por átomos de carbono ligados covalentemente.

Figura 2: Sal de cozinha – cloreto de sódio (Esq.); diamante (Dir.)

Como sempre é mais fácil começar pelo mais simples, a nossa primeira pergunta será: por que os átomos se unem? Por que a maioria deles não fica na forma de átomos livres, como o fazem o neônio, o argônio e outros gases nobres? E mais: por que os átomos se unem da maneira que se unem? Por que, nas condições normais, encontramos substâncias com fórmulas moleculares C2H6, C2H4 e C2H2, porém não encontramos nenhuma substância cuja fórmula molecular seja C2H5 ou C2H7? Por que a fórmula do brometo de potássio é K Br e não K2Br ou KBr2? Quais são as normas que regem a união dos átomos e íons e o que está por trás delas? O número de substâncias diferentes é enorme, da ordem de milhões! Será que existe um modo simples de explicar a fórmula de cada uma delas? Será que é mesmo possível prever se iremos encontrar na natureza, ou sintetizar no laboratório, uma substância com uma dada fórmula?

São muitas as perguntas e estão entre as principais da Química. As respostas a elas terminam por formar uma das bases do entendimento da estrutura das substâncias e materiais. Nem todas as perguntas estão respondidas por completo e, até hoje, novos estudos são realizados para melhor entender a ligação química. Porém, já sabemos o suficiente para explicar uma boa parte dessas coisas.

Onde estávamos mesmo? Ah, sim... Por que os átomos se ligam? Para ter esta resposta, você tem que se dar conta de que você também está ligado! Sim, você está ligado àquele simpático planeta mostrado na figura que abre este texto, a Terra. Você está ligado a ele pela força da gravidade! Ninguém sabe direito a origem dessa força, mas conhecemos bem os seus efeitos e até a fórmula matemática que rege a atração gravitacional entre dois corpos: F = G.m1.m2/d2. Você deve se lembrar das suas aulas de Física, que m1 é a massa de um dos corpos; m2, a massa do outro corpo e d é a distância entre eles. G é uma constante, chamada de constante gravitacional, e é igual a 6,67x10-11 N m2 kg-2. Você pode alegar que não está tão ligado assim, afinal, quando você pula, você parece realmente se “libertar” da Terra. Mas esta sua liberdade dura pouco: imediatamente, você retorna ao solo. É... Para se livrar por completo da atração gravitacional do nosso planeta é necessário muito esforço. E você só consegue libertar-se mesmo lançando-se para o espaço em um foguete! Você já imaginou a quantidade de energia gasta para lançar um foguete no espaço? Pois é, aquela energia toda é necessária para livrar o foguete, e o que estiver dentro dele, da atração da Terra.

Do mesmo modo que dois corpos de massas m1 e m2 experimentam uma atração gravitacional mútua, corpos com carga elétrica também se atraem, se as cargas forem opostas, e se repelem se as cargas forem iguais. A força de atração (ou repulsão) entre duas cargas é dada por F = K.q1.q2/r2, onde q1 e q2 são as cargas dos corpos e r é a distância entre eles. Por sua vez, K é uma constante que depende do meio que separa as duas cargas: se os dois corpos carregados estiverem no vácuo, K tem um dado valor; se estiverem no ar, o valor é outro; se estiverem na água, o valor é um terceiro e assim por diante. Os átomos, como você já sabe, são muito pequenos; sua massa é muito pequena e é possível mostrar que a atração gravitacional entre eles é também muito pequena incapaz de explicar as ligações químicas que eles fazem. Ou seja, não podemos apelar para a força gravitacional para explicar as uniões entre átomos ou íons. Mas, e com relação à atração eletrostática? Poderíamos apontá-la como sendo a força causadora das ligações químicas? Vamos ver que sim! E vamos ver também que a chamada interação eletrostática leva os átomos e íons a um estado de MENOR ENERGIA. Os sistemas geralmente tendem, de forma natural, a um estado de energia mínima e, assim, podemos dizer que os átomos se unem porque, ao fazê-lo, a energia do sistema diminui ou, dito em outras palavras, quando ligados os átomos possuem menor energia do que quando separados. A formação de uma ligação química sempre libera energia!

3- A LIGAÇÃO IÔNICA

Como são formados os íons?

Já sabemos que TODAS