Ligações químicas e classificação das substâncias

Temas abordados nesta unidade

Por que os átomos se ligam uns aos outros

A maioria dos átomos, isoladamente, não é muito estável, tendendo a se combinar com outros átomos para atingir uma configuração eletrônica mais estável em sua camada mais externa de elétrons, princípio conhecido informalmente como regra do octeto, segundo o qual os átomos tendem a ganhar, perder ou compartilhar elétrons até ficarem com oito elétrons nessa camada mais externa (com exceções, como o hidrogênio, que se estabiliza com apenas dois). É essa tendência que leva à formação das ligações químicas, unindo átomos em substâncias simples, formadas por um único elemento químico, como o gás oxigênio (O2), ou substâncias compostas, formadas por dois ou mais elementos diferentes, como a água (H2O) e o gás carbônico (CO2).

Ligação iônica: transferência de elétrons

A ligação iônica ocorre tipicamente entre um átomo de elemento metálico, que tende a perder elétrons com facilidade, e um átomo de elemento não metálico, que tende a ganhar elétrons com facilidade. Nesse processo, o átomo metálico transfere um ou mais elétrons para o átomo não metálico, resultando na formação de dois íons de cargas opostas: um cátion (carga positiva), formado pelo átomo que perdeu elétrons, e um ânion (carga negativa), formado pelo átomo que ganhou elétrons. Esses íons de cargas opostas se atraem fortemente por atração eletrostática, formando um composto iônico, como o cloreto de sódio, o sal de cozinha, resultado da ligação entre o sódio (que perde um elétron) e o cloro (que ganha um elétron).

Ligação covalente: compartilhamento de elétrons

Diferentemente da ligação iônica, a ligação covalente ocorre quando dois átomos, geralmente ambos não metais, compartilham um ou mais pares de elétrons entre si, em vez de transferi-los completamente. Esse compartilhamento permite que ambos os átomos envolvidos fiquem mais próximos de atingir uma configuração eletrônica estável em sua camada externa. Substâncias formadas por ligações covalentes são chamadas de moléculas, como é o caso da água (H2O), formada por um átomo de oxigênio compartilhando elétrons com dois átomos de hidrogênio, do gás oxigênio (O2), formado por dois átomos de oxigênio compartilhando elétrons entre si, e do gás carbônico (CO2).

Ligação metálica e as propriedades dos metais

Nos metais, os átomos se organizam de uma maneira bastante particular: os elétrons da camada mais externa não ficam associados a um único átomo específico, mas sim circulam livremente por toda a estrutura do material, formando o que é frequentemente descrito como um 'mar de elétrons' ao redor dos núcleos atômicos, que permanecem fixos em posições organizadas. Esse tipo de ligação, chamada ligação metálica, explica diversas propriedades características dos metais observadas no cotidiano, como a boa condutividade elétrica e térmica (já que os elétrons livres podem se mover rapidamente transportando carga e energia), o brilho metálico característico, e a maleabilidade e ductilidade, que permitem que metais sejam moldados em fios e lâminas finas sem se quebrarem facilmente.

Como o tipo de ligação influencia as propriedades das substâncias

O tipo de ligação química presente em uma substância tem relação direta com diversas propriedades físicas observáveis. Substâncias iônicas, como o sal de cozinha, costumam apresentar pontos de fusão e ebulição elevados, já que é necessária bastante energia para romper as fortes atrações entre os íons de cargas opostas, além de conduzirem eletricidade quando dissolvidas em água ou fundidas, devido à mobilidade dos íons nessas condições. Substâncias moleculares (covalentes), como a água e o açúcar, costumam ter pontos de fusão e ebulição mais baixos e, em geral, não conduzem eletricidade. Já os metais, unidos por ligação metálica, conduzem eletricidade mesmo no estado sólido, graças à livre movimentação dos elétrons por toda sua estrutura.

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