Por que a última camada é tão importante no estudo dos átomos?
Ontem, me fizeram essa pergunta enquanto eu explicava a distribuição eletrônica dos elétrons em um átomo. É com essa pergunta que inicio a aula da semana!
1 - Entendendo a diferença entre átomo e elemento químico
Elemento químico é a matéria existente na natureza ou fabricada em laboratório. O Oxigênio por exemplo, é um elemento químico natural e o Frâncio (Fr), é sintetizado em laboratório por isso, artificial.
Um elemento químico é formado por um conjunto de átomos com o mesmo número atômico, então, o elemento químico Oxigênio (O), possui vários átomos com 8 prótons. O elemento Frâncio, forma-se a partir de um conjunto de vários átomos com 87 prótons.
2- O que é um átomo neutro eletronicamente?
Os átomos que compõem cada elemento químico, estão eletricamente neutros, por isso, para cada próton do núcleo, possuem um elétron. Assim, o Oxigênio possui 8 prótons E 8 elétrons.
Mas.... a maioria dos átomos não se encontra estável naturalmente, mesmo que todos sejam eletricamente neutros.
3- Distribuição dos elétrons nas órbitas eletrônicas
Segundo o modelo de Rutherford-Bohr, as partículas de um átomo se distribuem de acordo com sua carga, desse modo, os prótons ficam situados no núcleo, e os elétrons, nas órbitas eletrônicas:
Mas, repare que na última camada, o Cloro está com 7 elétrons e portanto, ele não é um átomo estável. Para adquirir essa estabilidade eletrônica, é necessário que ele interaja com outro átomo, formando uma ligação química.
4 - Regra do Octeto
A regra do octeto, baseia-se na Teoria do octeto, proposta por Lewis. Segundo essa teoria, para um átomo adquirir estabilidade, a última camada deverá possuir 8 elétrons.
Os únicos átomos estáveis naturalmente, são os localizados no último grupo da tabela: o grupo 18 (8A), chamados GASES NOBRES, pois não formam ligações químicas com outros elementos.
As ligações químicas ocorrem entre diferentes átomos que podem: doar, receber ou compartilhar elétrons.
Existem três tipos de ligações químicas, as quais não serão estudadas por enquanto. Nos concentraremos na regra do octeto.
Voltando ao exemplo do Cloro:
Na última camada, ele possui 7 elétrons, então, para tornar-se estável, precisa completar essa camada com mais 1 elétron.
Agora vamos entender o caso do Hidrogênio:
O Hidrogênio é um elemento atípico, ele tem apenas 1 próton, e 1 elétron, por isso, apresenta apenas uma órbita eletrônica:
Pois então, como existe apenas 1 elétron na última camada, o Hidrogênio adquire estabilidade se doar este único elétron para o Cloro:
Agora, o Cloro ficou estável pois completou sua última camada com 8 elétrons, e os dois átomos formaram uma substância representada pela fórmula: HCl, muito conhecida como "água sanitária" ou "Quiboa" ou "Clorofina"...
Vamos ver outro exemplo, a água, cuja fórmula é H2O...
O Oxigênio tem 8 elétrons, distribuídos de maneira a ficar com 6 elétrons na última camada:
para atingir a estabilidade, ele precisa de mais dois elétrons, pois, 6 + 2 = 8, o Hidrogênio pode doar um, logo, para conseguir os dois elétrons, o Oxigênio se liga a dois átomos de Hidrogênio, numa ligação em que cada Hidrogênio doa um elétron para a estabilidade do Oxigênio:
Por isso, a fórmula da água é H2O: para formar uma molécula de água, são necessários dois Hidrogênios que completam a última camada do Oxigênio...
Uma interação atômica não é eterna, as ligações se modificam, formando substâncias diferentes.
Por exemplo, um átomo de Oxigênio também pode adquirir estabilidade compartilhando elétrons com outro Oxigênio, formando o Gás Oxigênio - O2:
Nesse caso os elétrons são compartilhados, não doados. Ou seja os dois Oxigênios utilizam juntos os elétrons e completam simultaneamente a última camada. Outro caso de compartilhamento de elétrons muito conhecido é o Gás Carbônico - CO2:
O Carbono tem 4 elétrons na última camada, precisa de mais 4 para completar 8. Cada Oxigênio tem 6 elétrons na última camada, cada um deles precisa de mais 2, para fechar 8....A interação se faz entre um Carbono e dois Oxigênios, que "utilizam" juntos os 4 elétrons envolvidos na ligação.
Para entender melhor essa história de "compartilhar elétrons", pense assim:
Você quer um vídeo game, seu irmão também. Você só tem metade do dinheiro, o teu irmão tem a outra metade. Vocês dois juntam o dinheiro, compram o vídeo game e utilizam juntos o vídeo game!
A última camada é tão importante, para a formação de substâncias, que ela também é chamada de CAMADA DE VALÊNCIA, afinal, é a última camada que determina com quantos elétrons válidos, cada átomo irá colaborar na ligação química!
