Questão 1. A regra do octeto afirma que os átomos tendem a adquirir oito elétrons em sua camada de valência para atingir a estabilidade. Com base nessa regra, explique por que o cloro ( Cl , configuração eletrônica
) forma a molécula
por compartilhamento de um par de elétrons, e não por transferência eletrônica.
Passo 1
O enunciado pede que eu explique por que o cloro (
, configuração eletrônica
) forma a molécula
por compartilhamento de um par de elétrons (ligação covalente simples) em vez de por transferência eletrônica (formando íons
e
).\n
Informações dadas e relevantes:
Informações dadas e relevantes:
- Configuração eletrônica do cloro:
. - Regra do octeto: átomos tendem a alcançar
elétrons na camada de valência para maior estabilidade.
Passo 2
Quantos elétrons de valência o cloro tem e o que ele “precisa” para o octeto?\n
- Da configuração
vem que o cloro tem elétrons na camada de valência; portanto, cada átomo de cloro possui elétrons de valência. Escrevendo: cada tem valência e precisa de elétron para completar o octeto ( elétrons). - Logo existem duas maneiras, em princípio, de cada átomo alcançar o octeto: (A) receber um elétron (formando
), ou (B) compartilhar um elétron com outro átomo (formando uma ligação covalente).
Passo 3
Mostrar como o compartilhamento resolve o problema (descrição por Lewis e contagem de elétrons).\n
- Representação de pontos de Lewis: cada
tem sete pontos ao redor: (imagine sete elétrons). - Se dois átomos de cloro compartilham um elétron cada (um par de elétrons compartilhado), formam uma ligação simples
. Nesse arranjo cada átomo “vê” elétrons ao redor (os seus não ligados + o par compartilhado + o elétron compartilhado do outro átomo), completando o octeto. - Em termos práticos: contribuição de cada átomo para o par ligado =
elétron; depois da ligação, a contagem de valência efetiva de cada átomo é . Assim, o compartilhamento resolve o objetivo do octeto de ambos simultaneamente.
Passo 4
Por que a transferência eletrônica (formar
e
) é energeticamente desfavorável?\n
- Para ocorrer transferência completa de um elétron de um átomo de cloro para o outro, é preciso remover um elétron de um átomo (formando
), o que custa energia: a primeira energia de ionização de é alta (ordem de grandeza de milhares de ). - O outro átomo que aceita o elétron libera energia (afinidade eletrônica), mas a energia liberada ao formar
não é suficiente para compensar o grande gasto energético necessário para produzir . Em números aproximados: a primeira energia de ionização de é da ordem de enquanto a afinidade eletrônica libera algo como ; o balanço é fortemente desfavorável à formação simétrica de e na ausência de outros fatores estabilizadores. - Além disso, para formar um composto iônico estável normalmente é necessária diferença significativa de eletronegatividade entre os átomos (por exemplo, metal muito eletropositivo e não-metal muito eletronegativo). No caso de dois átomos idênticos (
e ) a diferença de eletronegatividade é zero, logo não existe “força” que puxe completamente o elétron de um para o outro.
Passo 5
Situação física / geométrica e forças que estabilizam íons não existem aqui\n
- Mesmo que a formação de um ânion
fosse energeticamente favorecida, para haver um íon tão isolado seria necessário um ambiente que estabilize muito esse cátion (por exemplo, um retículo iônico com grande energia reticular fornecendo ganho energético que compense a ionização). Em um par isolado (molécula ), não há retículo cristalino ou outro mecanismo que compense o custo de formar . - Logo, no contexto de duas átomos de cloro formando uma espécie neutra e estável, o caminho covalente (compartilhamento de um par) é muito mais favorável energeticamente.
Passo 6
Resumo físico-químico e conclusão conceitual (como aplicar isso numa prova)\n
- Regra prática para a prova: se dois átomos idênticos (mesma eletronegatividade) têm menos de
elétrons e cada um precisa de um pequeno número (tipicamente ) para completar o octeto, a solução típica é o compartilhamento (ligação covalente) porque: (i) ambos alcançam o octeto ao mesmo tempo, (ii) não há diferença de eletronegatividade que force a transferência, e (iii) a remoção completa de elétrons de um átomo costuma custar muita energia e não é compensada pela afinidade do outro. - Aplicando ao cloro: cada
tem elétrons de valência e precisa de . Compartilhando um par (cada átomo dá elétron) formam a ligação simples e cada um atinge elétrons — situação estável e energeticamente favorável. A alternativa (transferir um elétron para fazer e ) exigiria formar , o que demanda muita energia e não é compensado, portanto não ocorre.
Resposta
Cada átomo de cloro tem
elétrons de valência e precisa de
para completar o octeto; ao compartilhar um elétron cada um forma um par ligado (
) e ambos alcançam
elétrons, enquanto a transferência eletrônica exigiria formar
(alto custo de ionização) que não é compensado pela energia liberada ao formar
; além disso, por serem átomos idênticos não há diferença de eletronegatividade que favoreça a transferência, logo a ligação covalente por compartilhamento é a via energeticamente favorável.