Explique por que a molécula de
é uma espécie molecular estável.
Passo 1
O enunciado pede que eu explique por que a molécula de
é uma espécie molecular estável.
Informações relevantes dadas (explícitas ou implícitas): a fórmula da molécula é , ou seja, ela é formada por dois átomos de cloro ligados entre si. Não há outras informações na questão, então vou usar dados fundamentais sobre o átomo de cloro que são geralmente aceitos (configuração eletrônica, número de elétrons de valência, etc.).
Informações relevantes dadas (explícitas ou implícitas): a fórmula da molécula é
Passo 2
Começando pelo átomo de cloro: qual é a configuração eletrônica e quantos elétrons de valência ele tem?
A configuração eletrônica do cloro é
A configuração eletrônica do cloro é
Os elétrons de valência são aqueles das camadas mais externas (
e
). Portanto cada átomo de cloro tem
elétrons de valência (dois em
e cinco em
). Vou explicar por que isso importa: elétrons de valência são os que participam das ligações químicas.
Passo 3
O objetivo “típico” de átomos não-metálicos como o cloro é completar a camada de valência para atingir a configuração eletrônica estável (a chamada regra do octeto). A regra do octeto diz, de forma prática e útil em muitas situações, que átomos se estabilizam ao ter
elétrons na camada de valência (como os gases nobres).
Um átomo de cloro com elétrons de valência precisa de mais
elétron para completar o octeto.
Um átomo de cloro com
Passo 4
Como dois átomos de cloro resolvem esse “déficit” de um elétron cada? Compartilhando elétrons para formar uma ligação covalente simples. Vou mostrar isso com uma representação simples de elétrons: cada cloro tem um elétron desemparelhado no orbital
; ao se aproximarem eles podem colocar esses dois elétrons juntos formando um par de elétrons partilhado (um par ligante). Em notação simplificada:
ou, em pontos de Lewis,
onde os dois pontos entre os cloros representam o par de elétrons compartilhado (a ligação covalente). Depois desse compartilhamento, cada átomo “vê”
elétrons na sua camada externa.
Passo 5
Por que isso gera estabilidade? Dois motivos complementares e importantes: (1) ao formar a ligação, o sistema resulta em menor energia total do que os dois átomos isolados — energia é liberada na formação da ligação (energia de ligação positiva em módulo), e sistemas de menor energia são mais estáveis; (2) cada átomo de cloro alcança a configuração de octeto, que é uma configuração eletrônica mais estável. Em provas, dizer que “a formação da ligação resulta em menor energia e completa o octeto” costuma ser a explicação química central.
Passo 6
Outra maneira, um pouco mais formal, de mostrar estabilidade é falar em ordem de ligação (bond order). Ordem de ligação igual a
corresponde a uma ligação simples (um par de elétrons ligantes). Tanto pela visão de Lewis quanto pela teoria de orbitais moleculares simplificada, a combinação dos orbitais
dos dois cloros conduz a um par ligante e nenhum par ligante adicional líquido, ou seja, bond order
. Ordem de ligação
significa que há uma ligação estável entre os dois átomos (não é fraca a ponto de se dissociar espontaneamente a temperatura ambiente sem aporte de energia). Também disso decorre que
é diamagnética (todos os elétrons emparelhados), o que confirma que os elétrons desemparelhados dos átomos isolados emparelharam na molécula — outro sinal de que a formação da ligação é favorável.
Passo 7
Resumo didático para a hora da prova (passos práticos que você pode escrever):
- Escreva configuração eletrônica do cloro:
. - Conclua que ele tem
elétrons de valência e precisa de para completar o octeto. - Explique que dois cloros compartilham um elétron cada para formar um par ligante, representando
(ligação simples). - Afirme que, ao completar o octeto e liberar energia na formação da ligação, o sistema fica em energia mais baixa — isto é, a molécula é energeticamente estável. Se quiser reforçar, diga que a ordem de ligação é
e que a molécula é diamagnética.
Resposta
A molécula
é estável porque cada átomo de cloro, que tem
elétrons de valência (
), compartilha um elétron com o outro átomo formando um par de elétrons ligante (ligação covalente simples). Assim cada átomo completa o octeto, a ligação resulta em liberação de energia (redução da energia total do sistema) e a ordem de ligação é
, o que torna
uma espécie molecular energeticamente estável.