Por que os átomos se combinam para formar moléculas? Como os átomos se mantêm unidos numa ligação química?
Passo 1
Beleza, então o exercício pergunta “Por que os átomos se combinam pra formar moléculas? E como eles ficam grudados nessa ligação química?” Isso é química básica sobre ligações químicas: a gente vai precisar entender que átomos buscam o estado de energia mais estável (mais baixo), e que pra isso rola uma atração elétrica entre cargas. Então precisamos falar de energia potencial, do “octeto” e das forças eletrostáticas (tipo Coulomb) que unem esses pedaços de matéria.
Passo 2
Antes de tudo, lembra que sistemas físicos tendem ao menor nível de energia possível. Dois átomos separados têm certa energia potencial. Se eles se aproximam na “distância certa”, a energia total cai e o sistema fica mais estável. Imagina um gráfico de energia versus distância: a gente vê um vale (o ponto mais baixo) onde eles ficam “felizes” de ficar juntos. Essa redução de energia é o que “puxa” os átomos pra formar moléculas.
Passo 3
Essa atração que faz a energia baixar vem das cargas: elétrons (carga negativa) e núcleos (carga positiva). Em ligações iônicas, um átomo “manda” um elétron pro outro, virando cátion (positivo) e ânion (negativo). Aí eles se atraem pela Lei de Coulomb:
onde
e
são as cargas,
a distância entre elas e
a constante do meio. Energia negativa significa ligação estável.
Passo 4
Já na ligação covalente, os átomos compartilham elétrons. Cada um chega mais perto do “octeto” (8 elétrons na camada externa) e forma um par eletrônico que orbita entre os dois núcleos. Isso gera uma nuvem de carga negativa entre eles, que puxa ambos os núcleos positivos para o mesmo lugar — de novo, baixando a energia total.
Podemos pensar em orbitais moleculares:
Podemos pensar em orbitais moleculares:
onde
e
são as funções de onda dos átomos isolados. A combinação construtiva faz um orbital com menor energia.
Passo 5
Resumindo a teoria:
- Sistemas buscam energia mínima.
- Atrações elétricas entre cargas (ou nuvem eletrônica compartilhada) reduzem a energia ao juntar átomos.
- No fim, a molécula fica mais estável do que os átomos separados.
Resposta
Os átomos se combinam porque, ao se unirem, formam um sistema de menor energia (mais estável). Eles ficam ligados por forças eletrostáticas: nas iônicas, pela atração entre cargas opostas (
e
) segundo a Lei de Coulomb; nas covalentes, pelo compartilhamento de elétrons que criam uma nuvem eletrônica entre núcleos, mantendo-os juntos. Essa redução de energia é o que “cola” os átomos em moléculas.