“De certo modo a descoberta dos compostos dos gases nobres criou mais problemas que soluções”. Discuta essa afirmação focalizando principalmente a questão da estabilidade dos níveis eletrônicos preenchidos e a participação de orbitais
nas ligações formadas pelos elementos dos blocos
e
.
Passo 1
O enunciado nos convida a discutir por que a síntese de compostos de gases nobres — antes considerados totalmente inertes — trouxe mais questionamentos teóricos do que soluções prontas. Vamos focar em dois pontos centrais da química de valência: a estabilidade das camadas eletrônicas completas (configurações do tipo
) e o papel atribuído aos orbitais
nas ligações de elementos dos blocos
e
.
Passo 2
Os gases nobres apresentam configuração eletrônica de camada de valência fechada, geralmente expressa por
. Essa configuração confere altos valores de energia de ionização e baixíssima tendência a ganhar ou perder elétrons, o que justificava seu comportamento totalmente inerte. A descoberta de compostos como
,
e
mostrou que, sob condições controladas, é possível promover elétrons dessas camadas preenchidas a orbitais disponíveis, deixando em xeque a noção de imutabilidade das configurações completas.
Passo 3
Para explicar como um átomo de xenônio, por exemplo, pode formar até seis ligações em
, adotou-se inicialmente o modelo de expansão de valência. Nesse modelo, supõe-se que átomos de elementos a partir do terceiro período usam orbitais
da mesma camada de valência (
no caso de
) para hibridizar em tipos
e acomodar elétrons adicionais, criando compostos hipervalentes.
Passo 4
Porém, logo se identificaram problemas energéticos e práticos nessa ideia. Primeiramente, a diferença de energia entre os orbitais
e
é grande, de modo que promover elétrons a
requer energia substancial. Em segundo lugar, análises de teoria do funcional densidade (DFT) e de decomposição de densidade eletrônica mostraram que a contribuição real dos orbitais
na densidade de ligação é muito menor do que previa o modelo clássico de hibridação. Em termos quantal, a ligação está mais bem descrita por efeitos de polarização e por estruturas de ressonância do que por orbitais
rigidamente híbridos.
Passo 5
Essas controvérsias levaram ao desenvolvimento de teorias alternativas de ligação em compostos hipervalentes, como o conceito de ligação de deslocamento de carga (charge-shift bonding) e modelos multicêntricos, que não exigem nutrição de orbitais
. Assim, a síntese de compostos de gases nobres não só derrubou a ideia de que configurações
são infalivelmente estáveis, como também gerou um debate profundo sobre a validade do uso de orbitais
em ligações de elementos do bloco
.
Passo 6
Em resumo, a descoberta de compostos de gases nobres abriu mais problemas do que soluções ao desafiar a regra do octeto e ao expor falhas dos modelos de hibridação tradicionais. Até hoje, a descrição exata da natureza dessas ligações continua sendo objeto de pesquisa, exigindo uma revisão dos conceitos de estabilidade eletrônica e dos mecanismos reais de formação de ligações em sistemas hipervalentes.
Resposta
A obtenção de compostos dos gases nobres forçou a revisão dos princípios de estabilidade de configurações completas
e mostrou que elas podem ser perturbadas para formar ligações. A explicação tradicional por expansão de valência usando orbitais
revelou-se energeticamente e conceitualmente problemática, impulsionando o surgimento de modelos de ligação multicêntricos e de deslocamento de carga que substituem a participação significativa de orbitais
nos blocos
e
.