Combinação de elementos e ligações químicas

Raramente os elementos químicos a são encontrados isolados na natureza.
Geralmente aparecem combinados formando substâncias. As substâncias simples são formadas por átomos de um mesmo elemento químico, como o gás hidrogênio H₂.

Quando átomos de diferentes elementos se agrupam então a substância é chamada composta. É o caso da água.

Toda substância tanto simples quanto composta é representada por uma fórmula que mostra os símbolos e a quantidade dos elementos envolvidos. Veja alguns exemplos: HCl (ácido clorídrico): cada molécula é formada por 1 átomo de hidrogênio e 1 de cloro.

H₂SO₄ (ácido sulfúrico): é formado por 2 átomos de hidrogênio, 1 átomo de enxofre e 4 átomos de oxigênio.

C₆H₁₂O₆ (glicose): é formado por 6 átomos de carbono, 12 átomos de hidrogênio e 6 átomos de oxigênio.

Para que os elementos se mantenham combinados é necessário que haja uma interação entre eles chamada ligação química. A ligação química ocorre entre os elétrons dos átomos envolvidos. Vamos recordar como os elétrons ficam situados no átomo? Os elétrons giram em torno do núcleo como os planetas ao redor do sol, sendo que existem varias camadas de elétrons girando ao mesmo tempo.

A última camada de elétrons é chamada camada de valência. Ela tem uma importância maior pois determinará a estabilidade ou instabilidade do átomo. Para que um átomo seja estável ele precisa ter 8 elétrons na camada de valência. Com exceção dos gases nobres, todos os elementos tem entre 1 e 7 elétrons na camada de valência, e isso os torna instáveis. Eles precisam alcançar os 8 elétrons necessários para sua estabilidade e para isso os átomos se combinam para ganhar, perder ou compartilhar elétrons.

Vejamos um exemplo: O átomo de cloro (Cl) tem 7 elétrons na camada de valência e o potássio (K) tem 1 elétron na camada de valência. Quando o cloro (Cl) e o potássio (K) se ligam o cloro recebe 1 elétron doado pela camada de valência do potássio, formando uma ligação e tornando-se estável. A molécula formada é o KCl. Este tipo de ligação é chamada ligação iônica.

Como no exemplo visto acima, todos os compostos iônicos têm obrigatoriamente átomos que doam e átomos que recebem elétrons. Porém existe outro tipo de ligação chamada molecular ou covalente, onde os átomos que se juntam precisam receber elétrons. Como isso acontece? Vejamos outro exemplo. A molécula de água é formada por 2 átomos de hidrogênio que tem apenas 1 elétron cada na camada de valência e para ficarem estáveis precisam de mais um elétron cada. Também possui um átomo de oxigênio que tem 6 elétrons na camada de valência e precisa receber 2 elétrons para completar 8 e ficar estável. Verifique estes números na Tabela Periódica.

Nas ligações moleculares ou covalentes, como as que vimos na molécula de água, os elétrons das camadas de valência são compartilhados entre os átomos, proporcionando sua estabilidade.

Vamos conhecer as substâncias formadas nestas combinações de átomos e como são classificadas? Clique aqui.

Os elementos químicos

Do que é feita a matéria? Na Grécia antiga, há milhares de anos atrás, os estudiosos já se faziam estas perguntas. Depois de muitos anos de estudo, os homens descobriram que toda matéria é composta de átomos. Mas, se toda a matéria é composta de átomos, o que faz com que existam diferentes tipos de matérias no nosso planeta? A resposta a esta pergunta está no fato de que existem diferenças entre os átomos. Foi devido a essa descoberta que os estudiosos resolveram dar nomes a cada um deles, para que fosse possível identificá-los. Sabe-se, hoje em dia, que existem cerca de 100 tipos de átomos. Se os nomes não fossem diferentes todos chamariam "átomos" e não saberíamos como determinar o porquê de uma substância ser diferente de outra. É a mesma coisa que aconteceria se todas as pessoas possuíssem o mesmo nome... Já pensou que confusão que ia ser?

Desta forma cada tipo de átomo passou a ser chamado de elemento químico e recebeu um nome. Cada elemento químico é representado por um símbolo que são letras vindas das abreviações de seu nome em latim. Por exemplo: hidrogênio (em latim hydrogenum) é representado pela letra H, o chumbo (em latim plumbum) é representado pelas letras Pb, a prata (em latim argentum) pelas letras Ag, entre outros.

Vários elementos químicos podem se combinar para formar as chamadas substâncias químicas, como por exemplo, a água, a glicose, e muitos outros. Por enquanto estudaremos apenas os elementos químicos e mais adiante veremos as combinações químicas.

A lista de todos os elementos químicos e sua classificação estão reunidos numa tabela chamadaTabela Periódica. Cada elemento aparece dentro de um quadrado com seu símbolo rodeado de várias informações. Veja na figura ao lado.

Tabela Periódica

Os elementos químicos são classificados em 5 grupos: metais, não metais, semimetais, gases nobres e hidrogênio. Vamos entender como eles se organizam na Tabela Periódica? Veja na figura ao lado.

:: Metais ::

Os metais são bons condutores térmicos e elétricos. Entre os metais mais importantes estão o sódio (Na), magnésio (Mg), alumínio (Al), potássio (K), cálcio (Ca), ferro (Fe), ouro (Au), mercúrio (Hg), chumbo (Pb), cobre (Cu) e outros. Na Tabela Periódica aparecem na cor azul.

Em nosso dia a dia, podemos observar que os fios elétricos são feitos de cobre revestido por outros materiais. Também o termômetro, usado para medir a temperatura, funciona devido às propriedades do mercúrio.

Na natureza, os metais não aparecem puros, mas sim combinados com outros elementos formando minérios. Para obter os metais, o homem precisa extraí-los dos minérios. Mas muitas explorações acabam destruindo o meio ambiente, pois para conseguir um pouco de metal puro é necessário retirar uma enorme quantidade de minério.

:: Não-metais ::

Os não-metais ou ametais, ao contrário dos metais, são maus condutores de calor e de eletricidade. Entre eles temos o carbono, nitrogênio, oxigênio, fósforo e cloro. Aparecem em cor rosa na Tabela Periódica. O carbono está presente em todas as substâncias ligadas à vida, chamadas substâncias orgânicas. O oxigênio é fundamental na respiração dos seres vivos. O fósforo está presente em várias substâncias orgânicas. Seu nome nos faz pensar no palito de fósforo, que por incrível que pareça, não tem fósforo. Ele está presente apenas na caixa de fósforos onde se risca o palito. Na cabeça do palito não há fósforo e sim pólvora.

O cloro é importante no tratamento da água, pois mata os microrganismos que podem causar doenças.

:: Semimetais ::

Os semimetais têm propriedades intermediárias entre os metais e os não metais. Apresentam condução de eletricidade e calor, porém menor que a dos metais. Entre eles estão o boro, silício e arsênio. O silício é usado na fabricação de componentes de computadores e outros aparelhos eletrônicos e é um importante elemento que compõe as rochas. Aparecem em cor laranja na Tabela Periódica.

:: Gases nobres ::

Os gases nobres são também chamados de gases raros ou inertes pois não se combinam com outros elementos para formar novas substâncias. Entre eles temos o hélio, neônio e argônio. Estão em verde na Tabela Periódica.

O neônio pode ser usado em lâmpadas especiais como aquelas de letreiros de lojas.

:: O hidrogênio ::

O hidrogênio não é agrupado em nenhum dos outros grupos pois tem características próprias. É o elemento mais abundante do universo e o menos denso. Está presente em muitas substâncias químicas de nosso planeta entre elas a água. O gás hidrogênio é mais leve que o ar e é muito utilizado para encher balões. Porém, ele é perigoso pois é combustível e apresenta riscos de explosão, por isso tem sido substituído pelo gás hélio.

Existem outros elementos que são especiais: os elementos químicos radioativos!

São elementos que possuem um núcleo instável que se quebra naturalmente expulsando partículas e alterando assim seu número atômico. Isso quer dizer que elese transforma em outro elemento químico. Eles são o urânio, o rádio, o plutônio, o frâncio, e muitos outros. O urânio é importante e muito valioso pois é usado em reatores atômicos que transformam energia nuclear em energia elétrica.

Nas próximas páginas você irá conhecer como os elementos se combinam e as ligações que ocorrem em seus átomos.