Quais elementos químicos já possuem esta estabilidade?

A teoria do octeto diz que, para um átomo ficar estável, ele deve possuir oito elétrons na camada mais externa ou dois elétrons, se a camada é a K.

Entre todos os elementos químicos que conhecemos, somente os gases nobres, elementos pertencentes à família 18 (ou VIII A) da tabela periódica, aparecem na natureza na forma isolada. Todos os demais são encontrados na natureza somente formando substâncias simples ou compostas, ou seja, os átomos ligam-se a outros átomos.

Essas ligações químicas tornam o átomo mais estável do que no seu estado fundamental, pois ele perde energia no momento que realiza a ligação. É por essa estabilidade que é possível que substâncias ao nosso redor durem tanto tempo, como é o caso das presentes nos ossos dos dinossauros, que duram milhões de anos.

O químico Walther Kossel (1888-1956) analisou essa relação entre a estabilidade dos gases nobres e a sua configuração eletrônica e criou, em 1916, a teoria eletrônica de valência. Valência corresponde ao número de ligações que cada átomo deve fazer para ficar estável. Por exemplo, o carbono é tetravalente, o que significa que ele precisa realizar quatro ligações químicas para ficar estável. Além disso, a camada mais externa ao núcleo, que é onde ocorrem as ligações químicas, é chamada de camada de valência.

Os gases nobres possuem exatamente oito elétrons na sua camada de valência (com exceção do hélio que possui somente dois elétrons, porque o seu nível mais externo é o primeiro). Veja:

Assim, Kossel relacionou a estabilidade desses elementos com essa configuração eletrônica. Portanto, para os demais elementos químicos ficarem estáveis, eles teriam que ter a mesma configuração eletrônica dos gases nobres.

Essa ideia foi aperfeiçoada com o tempo por Gilbert Newton Lewis (1875-1946) e Irving Langmui (1881-1957). Esse último chamou-a de regra do octeto ou teoria do octeto, que basicamente diz o seguinte:

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“Um grande número de átomos adquire estabilidade quando possui 8 elétrons na camada de valência, ou 2 elétrons quando possui somente a primeira camada.”

Assim, para adquirir essa estabilidade eletrônica, os átomos de diferentes elementos estabelecem ligações entre si, doando, recebendo ou compartilhando elétrons, de modo que todos os átomos adquiram a configuração de um gás nobre correspondente (com o mesmo número de camadas eletrônicas.

Por exemplo, os elementos da família 1 possuem todos apenas um elétron na camada de valência. Dessa forma, eles possuem a tendência de perder esse elétron para que sua camada de valência seja a anterior, que já possui oito elétrons. O hidrogênio e o lítio são exceções, pois o hidrogênio precisa ganhar mais um elétron e o lítio precisa perder um elétron para que ambos fiquem com dois elétrons na camada K.

Veja outro exemplo para entender melhor: os elementos da família 16 possuem seis elétrons na camada de valência, por isso eles precisam receber dois elétrons para ficarem estáveis.

Sabe quando um casal se encontra e, juntos, formam um par perfeito? O relacionamento sai bem-sucedido porque ambos se doam, recebem e compartilham situações, sejam elas adversas ou não! Trata-se de uma química que é muito similar ao que acontece na regra do octeto. Você já ouviu falar nessa teoria?

Pois é exatamente o que vamos abordar nesse post que vai explicar didaticamente esse belo exemplo da Química Orgânica. Vem com a gente e se inspire!

O que diz a regra do octeto?

Com o objetivo de conseguir uma estabilidade química nas reações, a regra do octeto foi criada para que o os átomos fiquem com oito elétrons na camada de valência em seu estado fundamental. Assim, conseguem ser semelhantes aos gases nobres.

Nesse processo, as ligações doam, recebem ou compartilham elétrons desde que tudo esteja estável, formando uma camada de valência completa.

Nesse estado, o átomo consegue atingir a distribuição eletrônica igual a de um gás nobre, os elementos menos reativos da tabela periódica (Família 8A).

Isso porque os gases nobres têm oito elétrons na camada de valência. Veja como acontece a troca de energia para que o processo se concretize, tendo como exemplo o cloro.

Tendo o número atômico 17 e sete elétrons na camada de valência, a estabilidade só será alcançada quando vier mais um elétron por meio do compartilhamento, como vemos na imagem a seguir. Tudo graças à regra do octeto!

No entanto, como tudo na vida, a teoria também conta com uma exceção, como veremos agora.

Exceções da regra do octeto

A exceção mais comum na regra do octeto é o caso do Hélio, que tem apenas dois elétrons. Além dele, há outros elementos que descartam oito elétrons para obterem a estabilidade. São eles:

• Berílio: fica estável com apenas quatro elétrons na última camada;
• Boro e Alumínio: estabilizados com seis elétrons na camada de valência.

Além deles, há casos em que os elementos obtêm a estabilidade quando atingem um número de elétrons maior do que oito. Isso acontece com os não metalínicos, a partir do terceiro período.

Dentro dessa situação, estão o Fósforo e o Enxofre. O primeiro pode receber até 10 elétrons, enquanto o segundo doze!

Exemplos da regra do octeto

Além do cloro, demonstrado acima, existem outros exemplos de ligações químicas, como mostraremos agora.

Oxigênio

Com seis elétrons na camada de valência, o oxigênio só fica estável quando as ligações químicas reúnem mais dois elétrons.

Assim, o elemento une-se a dois átomos de hidrogênio e forma a estrutura da água. A ligação é covalente e fica a cargo do hidrogênio o compartilhamento dos seus elétrons.

Trata-se de um indicador de que, na natureza, tudo é fruto de combinações químicas que formam a vida em seus mais variados elementos.

Flúor

Tendo alto poder de ionização, o Flúor necessita de um elétron para ficar bem próximo de um gás nobre, o neônio.

Para isso, as combinações referentes à regra do octeto necessitam de semelhanças quase que perfeitas em temperatura e pressão por meio de elementos altamente reativos.

Sódio

O Sódio se destaca pelo alto poder de afinidade eletrônica, mas possui baixo potencial de ionização. Ao ser removido um elétron de sua estrutura, é possível chegar a um patamar bem similar de um gás nobre.

Conheça a história da regra do octeto

Desde o final do século XIX já havia indicações de que os compostos de coordenação eram formados pela junção de átomos e moléculas.

Essa união contribuía para que as camadas de valência ficassem satisfeitas ou estáveis.

Após influências de químicos como Alfred Werner e Richard Abegg, que formularam regras anteriores com átomos e valência, Gilbert Lewis conseguiu formular a regra do octeto, em 1916.

Ela começou por meio da teoria do átomo cúbico. Foi ele que descobriu as ligações covalente ou molecular explicadas pelo compartilhamento dos elétrons, formando as moléculas.

Vale destacar que a ligação covalente é aquela que ocorre entre os não-metais com ametais, hidrogênio com não-metais e hidrogênio com hidrogênio.

Como a regra do octeto cai no Enem e vestibulares

Sabendo-se que as questões de Química caem tanto nas perguntas objetivas quanto nas provas dissertativas para profissões na área de Biológicas, nada melhor do que você observar alguns exercícios que abordam a regra do octeto.

1. Uma substância iônica de fórmula X3Y2 é formada por elemento metálico bivalente e um elemento ametálico monovalente. Qual dos elementos a seguir poderia representar o ametal Y presente nesse composto iônico?

a) Potássio

b) Oxigênio

c) Nitrogênio

d) Cloro

e) Alumínio

Se você chegou até aqui, certamente acabou de ler que as ligações covalentes só podem acontecer entre ametais, hidrogênio com não-metais ou de hidrogênio para hidrogênio. Na questão acima, o único elemento que não é metal é o… Nitrogênio!

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Portanto, a resposta correta é a letra C.

2. (ITA) Em relação à estrutura eletrônica do tetrafluoreto de carbono, assinale a opção que contém a afirmativa errada:

a) Em torno do átomo de carbono, tem-se um octeto de elétrons.

b) Em torno de cada átomo de flúor, tem-se um octeto de elétrons.

c) A molécula é apolar, embora contenha ligações polares entre os átomos.

d) A molécula contém um momento total de 5·8 = 40 elétrons.

e) Os ângulos das ligações flúor-carbono-flúor são consistentes com a hibridização sp3 do carbono

Essa é uma questão clássica sobre a regra do octeto em que o candidato deve dominar a teoria.

Ao analisar as afirmações em busca da incorreta, você vai perceber que a A está correta, pois o carbono é um elemento que está dentro da teoria.

Lembra que mencionamos o flúor nesse post? Portanto, a B também está certa!

A C está correta porque, na geometria tetraédrica, todos os ligantes são iguais.

Já a D é a resposta que você deve assinalar, pois está totalmente incorreta. Afinal, o tetrafluoreto de carbono tem 4 átomos de flúor (9 elétrons) e 1 de carbono (6 elétrons). Assim, o correto seria 6+9.4= 42 elétrons e não 40 como apresentado na resposta.

A E está certa porque as ligações simples têm átomos e não contam com par de elétrons desemparelhados no carbono. Assim, a geometria será tetraédrica.

Como você pôde ver, a regra do octeto merece uma atenção especial em sua preparação para os vestibulares e Enem.

Quais elementos químicos já possuem essa estabilidade?

Quais elementos químicos possuem estabilidade eletrônica?

Quando um elemento químico adquire estabilidade?

O que significa estabilidade dos elementos químicos?