Na aula de hoje, nós vamos fazer um resumão sobre as ligações químicas, e nós vamos estudar as ligações iônicas, as ligações covalentes, e as ligações metálicas. Então vem comigo! Então pessoal, a primeira coisa que a gente precisa saber sobre as ligações químicas é sobre quais elementos participam dessas ligações.
Então primeiramente a gente vai pegar aqui a nossa tabela e, a gente sabe que os elementos que estão à esquerda da Tabela Periódica são: metais e os elementos que estão à direita: são não-metais, mas, com uma exceção: o hidrogênio apesar de estar à esquerda é um ametal, então não se esqueça disso, tá bom? Pois bem, as ligações iônicas, elas ocorrem entre metais e ametais, as ligações covalentes entre ametais e ametais, e as ligações metálicas entre metais e metais. Agora, a gente vai analisar por que essas ligações ocorrem.
Bem, eu não sei se vocês se recordam, mas, os elementos do grupo 18, que são chamados de gases nobres, eles geralmente não participam de nenhuma ligação química. Por que? porque esses elementos eles são naturalmente estáveis e eles apresentam oito elétrons na última camada, com exceção do Hélio, que apresenta dois elétrons na última camada.
Já os demais elementos da Tabela Periódica eles realizam SIM ligações químicas. Para quê? Para atingir esta estabilidade.
Então, olha só, eles realizam essas ligações para atingir oito elétrons na última camada, assim como os gases nobres, com exceção do hidrogênio, que participa dessas ligações para atingir dois elétrons na última camada, assim como gás nobre, Hélio. Então, agora a gente sabe que os átomos participam das ligações para atingir a estabilidade de um gás nobre e isso é chamado de: Regra do Octeto. Vamos então agora analisar como que essas ligações ocorrem.
Então pessoal, para a gente saber se um átomo vai ganhar ou perder elétrons e quantos elétrons ele vai ganhar ou perder ao formar uma ligação, primeiramente a gente tem que saber quantos elétrons esse átomo tem na última camada. Certo? E para isso, tem uma regra muito simples basta a gente consultar aqui novamente a nossa tabela periódica e a gente vai focar aqui nos elementos representativos, porque esses elementos que estão aqui no centro que são chamados de elementos de transição eles têm um comportamento muito específico e a gente não trabalha muito com eles no ensino médio.
Tá bom? Então, os grupos representativos eles são oito: é o grupo 1, o grupo 2, o grupo 13, o grupo 14, o grupo 15, o grupo 16, o grupo 17, e o grupo 18. E como que é essa regrinha?
Olha só, os elementos do grupo 1 possuem 1 elétron na última camada, os elementos do grupo 2, 2 elétrons na última camada, os elementos do grupo 13 possuem 13 elétrons? Não! A gente vai focar nos algarismos das unidades, tá bom?
Então olha só, os elementos do grupo 13, possuiem 3 elétrons na última camada, o grupo 14, 4 elétrons, o grupo 15, 5 elétrons, o grupo 16, 6 elétrons, o grupo 17, 7 elétrons e o grupo 18, 8 elétrons, que é o grupo dos gases nobres. Então agora a gente já sabe quantos elétrons os elementos representativos apresentam em sua última camada. Agora presta muita atenção no que eu vou falar: os átomos eles apresentam duas possibilidades para atingir a estabilidade: possibilidades número 1: eles podem ganhar elétrons e completar a sua última camada, ou seja, ficar com 8 elétrons na última camada, assim como os gases nobres.
E possibilidades número 2: eles podem perder todos os seus elétrons da última camada, por quê? Porque a camada imediatamente inferior a última camada ela já é completa, Tá bom? então existem essas duas possibilidades: ou ele vai ganhar elétrons e completar essa última camada ou ele vai perder todos os seus elétrons da sua última camada.
Agora sim, a gente vai voltar para tabela periódica e a gente vai analisar quais são esses átomos que ganham elétrons e quais são os átomos que tem a tendência de perder elétrons para atingir a estabilidade. Tá bom? Então olha só pessoal, eu fiz aqui uma tabelinha, nessa tabelinha a gente tem todos os grupos dos elementos representativos e a quantidade de elétrons que os elementos desses grupos apresentam.
Então com esses dados a gente vai analisar se eles têm tendência a ganhar ou perder elétrons. Então vamos lá! os elementos do grupo 1, eles têm 1 elétron na última camada, certo?
Então o quê que vocês acham é mais fácil para ele? ganhar 7 elétrons, ficando com oito elétrons na última camada ou perder um único elétron? É mais fácil perder um elétron, não é mesmo?
Então os elementos desse grupo eles têm tendência a perder um elétron ficando com uma carga igual a 1+, por que essa carga positiva? porque quando um átomo perde elétrons ele fica com excesso de prótons, a gente viu isso na aula sobre íons, quando a gente tem um átomo neutro, o número de prótons é igual ao número de elétrons, então se ele perde elétrons ele fica com uma carga positiva e se ele ganha elétrons, ele fica com uma carga negativa. Então a gente fala que os elementos do grupo 1 eles tem o número de oxidação ou nox igual a +1, agora vamos para o grupo 2, os elementos do grupo 2, eles têm 2 elétrons na última camada, então o quê que é mais fácil?
Ganhar seis elétrons ou perder esses dois elétrons? Perder os dois elétrons. Então os elementos do grupo 2 tem nox igual a +2, o grupo 13, os elementos do grupo 13 têm três elétrons da última camada.
Então eles poderiam ganhar, por exemplo, cinco elétrons ficando com oito ou perder esses três elétrons, para eles é muito mais fácil perder três elétrons apenas, e eles têm número de Nox igual a +3, agora, olha o grupo 14, os elementos do grupo 14 eles têm quatro elétrons, então para eles tanto faz ganhar quatro elétrons ou perder 4 elétrons, certo? então a gente fala que os elementos desse grupo 14 tem nox igual a + ou - 4, agora os elementos do grupo 15, eles já têm 5 elétrons, então para eles é mais fácil ganhar mais três elétrons do que perder 5. Então os elementos deste grupo 15 têm nox igual a: -3.
Por que -3? Porque ele têm tendência a ganhar elétrons e vão ficar com excesso de carga negativa. O mesmo raciocínio vale para os elementos do grupo 16, eles têm 6 elétrons na última camada então para eles é muito mais fácil ganhar dois elétrons, do que perder os seus 6 elétrons.
Então os elementos deste nox = - 2. Os elementos do grupo 17, eles têm 7 elétrons na última camada e eles tem, portanto, tendência de ganhar um elétron e apresenta o nox igual a -1. Agora, olha só, os elementos do grupo 18 são os elementos dos gases nobres e eles já tem a última camada completa e não tem tendência nem de ganhar nem perder elétrons, então eles têm o nox igual a zero.
Agora uma coisa muito importante da gente frisar é que muitos desses elementos eles têm inox variáveis, mas a gente não vai discutir isso na aula de hoje, a gente vai faltar nessa tabelinha, certo? Feito todas essas considerações a gente vai voltar agora para as ligações químicas. Então, nós já vimos que as ligações iônicas são áquelas que ocorrem entre metais e ametais e nós vimos também que os metais são aqueles elementos que estão à esquerda da Tabela Periódica.
E se a gente olhar tabelinha que a gente montou, a gente vai ver que esses são os elementos que tem tendência a perder elétrons, ou seja, são os elementos que têm tendência de formarem cátions, que são os átomos que têm mais prótons do que elétrons, já os ametais são os elementos que estão à direita da Tabela Periódica e que tem uma tendência de ganhar elétrons, formando os ânions que são os átomos que têm mais elétrons do que prótons. Então, olha só gente, a ligação iônica é uma junção da fome com a vontade de comer: a gente tem átomos que querem perder elétrons e átomos que querem ganhar elétrons. Então o que ocorre aqui é uma atração eletrostática entre esses cátions e os ânions.
Quer ver só um exemplo? Vamos analisar o NaCl. Olha só, o Na ele tá na coluna 1 então ele tem a tendência de perder um elétron formando um cátion com carga igual a 1+, então a gente vai escrever Na+.
O Cl, ele está no grupo 17, ele tem 7 elétrons e tem a tendência de ganhar um elétron formado então um ânion com nox igual a 1-. Então a gente vai escrever Cl- então olha só a gente tem esse cátion Na+ e o ânion Cl - esses dois elementos então vão se unir por meio de atração eletrostática, formando um composto predominantemente iônico que é chamado de cloreto de sódio. Outro exemplo, o CaCl2, o cálcio se a gente olhar aqui na tabela periódica está no grupo 2 se ele está no grupo dois ele tem dois elétrons na última camada certo?
Então ele tem a tendência de formar um cátion com carga igual a 2+ então a gente vai escrever Ca2+ e o cloro a gente já viu tá no grupo 17 e tem a tendência de formar um ânion com carga igual a 1-. Então a gente vai escrever Cl-. Então olha só, a gente tem um cátion com carga = 2 + e um ânion com carga igual a 1- então a gente precisa de dois destes ânion para poder neutralizar essa carga positiva.
Por isso que a fórmula deste composto é CaCl2, mas olha só, tem uma macetizinho que facilita muito a vida da gente na hora de escrever essas fórmulas, ele é chamado de: "regra da Xuxa" como que é essa regra? A gente escreve primeiro o cátion com sua carga em cima, depois o ânion com sua carga em cima dele, e a gente vai pegar o número da carga desse cátion vai descer e colocar embaixo da espécie ametálica tá? Depois a gente vai pegar o número do ânion que tá em cima dele, e a gente vai descer ele, e colocar embaixo da espécie metálica.
Então como que vai ficar vai ficar? Vai ficar Ca1Cl2 certo? mas quando a gente tem esse número 1 a gente não precisa escrever, então, Ca1Cl2 é a mesma coisa do que CaCl2.
vamos então fazer mais um exemplo para não ficar mais dúvidas. Então a gente vai analisar o AlCl3, a gente sabe que é um composto iônico porque o alumínio é um metal e o cloro é um ametal. O alumínio está na coluna 13 então ele tem três elétrons na última camada e ele vai formar o cátion Al3+, o cloro, a gente já viu ele tem a tendência de formar um ânion Cl- então fazendo a regra da Xuxa a gente vai descer o 3 colocar embaixo do cloro vai descer o 1 colocar embaixo do Alumínio e o composto formado então é AlCl3 que é chamado de cloreto de alumínio.
Antes de seguirmos adiante eu gostaria de lembrá-los o nosso ebook de mapas mentais de química do primeiro ano, nesse book vocês vão encontrar toda a matéria de química resumida e em cada mapa tem o QR Code que vai te Direcionar para uma vídeo-aula curtinha sobre o assunto, então, eu vou deixar aqui na descrição desse vídeo o link para vocês conhecerem melhor o material. Nós vamos então agora analisar as ligações covalentes, a gente sabe que as ligações covalentes, elas ocorrem entre ametais e ametais, sendo que os ametais são aqueles elementos que estão do lado direito da Tabela Periódica. Se a gente analisar Nossa tabelinha a gente vai ver que esses elementos eles têm tendência a receber elétrons.
Então vamos imaginar uma situação em que ocorre uma ligação entre dois átomos ametálicos. Como que vocês acham que essa ligação pode ocorrer? Porque, olha só, a gente tem dois átomos em que ambos querem receber elétrons.
Então o que eles fazem é o que a gente chama de compartilhamento de elétrons, ou seja, esses átomos, eles não chegam a se transformar em ânions porque eles não chegam a doar totalmente seus elétrons o que eles fazem é um compartilhamento: O que é meu é seu, o que é seu, é meu também. Então agora a gente vai fazer um exemplo para a gente entender melhor como que essa ligação ocorre. O nosso primeiro exemplo é a molécula de gás cloro, esse gás, ele é constituído por dois átomos do elemento cloro, o cloro a gente já sabe ele tem 7 elétrons na última camada, Por quê?
Porque ele tá aqui no grupo 17, para a gente entender como que a ligação covalente ocorre a gente vai desenhar a fórmula eletrônica ou fórmula de Lews para esta molécula. Como que a gente vai fazer isso? a gente vai representar a cada um dos elétrons como um pontinho.
Então a gente vai desenhar os 7 pontinhos em torno de cada um desses átomos, como cada um deles precisa de mais um elétron, a gente vai circular um elétrons de cada um deles e agora os elétrons que estão participando dessa ligação vão pertencer agora aos dois átomos. Então vamos contar, Olha só o primeiro átomo ele tem um, dois, três, quatro, cinco, seis sete, oito elétrons agora, e o segundo a mesma coisa, um, dois, três, quatro, cinco, seis, sete, oito então o que a gente precisa entender é que quando uma ligação covalente ocorre os átomos que participam dessa ligação eles agora passam a pertencer a ambos os átomos. Para o nosso segundo exemplo a gente vai considerar aqui uma molécula com três átomos que no caso é a molécula de água.
Essa molécula é constituída por dois elementos químicos, o oxigênio e o hidrogênio, a gente sabe que o oxigênio ele tem 6 elétrons na última camada porque está no grupo 16 e o hidrogênio ele tem 1 elétron na última camada. Mas olha só, o hidrogênio apesar de estar no grupo 1 ele tem tendência de ganhar um elétron e não de perder, porque ele tem a tendência de ganhar um elétron ficando igual ao gás nobre Hélio, como a gente discutiu antes, então vamos sempre lembrar que o hidrogênio é uma exceção, tá? Ele tá aqui do lado esquerdo mas na verdade ele é um ametal e ele fica estável com dois elétrons na última camada.
Então como oxigênio ele é o elemento que precisa de fazer mais ligações a gente vai colocar ele no centro e colocar cada um dos hidrogênios aqui do lado dele então como o hidrogênio precisa de fazer uma ligação a gente faz uma ligação aqui com o oxigênio e o outro hidrogênio também fazendo mais uma ligação. Então olha só, agora cada hidrogênio tem dois elétrons na última camada, e o oxigênio tem quanto? um, dois, três, quatro, cinco, seis, sete, oito.
Então ao fazer essas duas ligações o oxigênio ficou com 8 elétrons na última camada e cada hidrogênio ficou com dois elétrons na última camada. Por fim, nós temos as ligações metálicas que são formadas por metais e metais, nós já vimos que os metais ele tem uma tendência de perder elétrons formando os cátions e quando a ligação metálica ocorre o que acontece é uma formação de uma grande rede de cátions com os elétrons se movimentando por todos esses cátions no que os químicos chamam: de nuvem de elétrons ou mar de elétrons. E o que mantém esses átomos unidos é justamente uma atração simultânea entre esses elétrons e todos os cátions que formam essa rede.
Como exemplo de ligações metálicas a gente pode citar: os fios de cobre e as várias ligas metálicas que existem. Agora Que Nós aprendemos sobre as ligações iônicas, covalentes, e metálicas a gente vai dar uma olhada nas propriedades das substâncias formadas por essas ligações. Os compostos que fazem as ligações covalentes eles em geral formam as substâncias moleculares que são as moléculas como por exemplo as moléculas de água e o que une as diferentes unidades de moléculas de água é o que nós chamamos de interações intermoleculares que é um tipo de força fraca então quando o gelo se funde, por exemplo, ou quando a água entra em ebulição o que se rompe na verdade são essas interações intermoleculares e não a ligação entre os átomos que já é um tipo de força forte.
Então as substâncias moleculares elas apresentam baixas temperaturas de fusão e de ebulição. As substâncias formadas por ligações metálicas formam as chamadas substâncias metálicas e as substâncias formadas por ligações iônicas formam as chamadas substâncias iônicas ou sólidos iônicos e nestes casos não há a formação de moléculas e individuais. O NaCl, por exemplo, ele forma o que a gente chama de cristal ou rede Cristalina que é a junção de vários cátions e Na+ e ânions Cl- na proporção 1 para 1 e quando o NaCl se funde, por exemplo, o que se rompe é efetivamente a ligação ENTRE átomos o mesmo acontece com as substâncias metálicas Então as substâncias metálicas e as substâncias iônicas elas apresentam altas temperaturas de fusão e altas temperaturas de ebulição porque como eu disse é necessário aí o rompimento da ligação entre os átomos.
Outro ponto importante da gente destacar é sobre a condutividade elétrica das substâncias para uma substância conduzir corrente elétrica ela tem que ter elétrons livres ou íons Livres a gente viu que as substâncias metálicas elas apresentam sim elétrons livres no que a gente chamou de nuvens, então as substâncias metálicas são boas condutoras de corrente elétrica, já as substâncias iônicas elas apresentam sim íons mas esses íons eles precisam estar livres para que possa haver a condução de corrente elétrica. Então as substâncias iônicas elas conduzem sim corrente elétrica desde que elas estejam no estado fundido ou dissolvidas em água, agora uma outra questão que é muito importante da gente frisar é que existem substâncias que fazem ligações covalentes mas que não formam as substâncias moleculares, elas também, assim como as substâncias metálicas e únicas ,elas formam uma grande rede de átomos Unidos por ligações covalentes como exemplo a gente pode citar aí o diamante e a grafite, esse tipo de material apresenta propriedades muito diferentes das substâncias moleculares eles apresentam por exemplo altas temperaturas de ebulição e difusão a gente tem uma aula aqui só sobre a grafite e o diamante e eu vou deixar o link aqui na descrição desse vídeo. Nas próximas aulas a gente Vai disponibilizar uma lista de exercício com várias questões só sobre químicas que a gente vai resolver juntos, então não deixe de se inscrever no canal.
