Todos os átomos são compostos de um núcleo carregado positivamente cercado por elétrons carregados negativamente. Os elétrons mais externos - os elétrons de valência - são capazes de interagir com outros átomos e, dependendo de como esses elétrons interagem com os outros átomos, uma ligação iônica ou covalente é formada, e os átomos se fundem para formar uma molécula.

Conchas de elétrons

Cada elemento é cercado por um certo número de elétrons que povoam os orbitais de elétrons. Cada orbital requer dois elétrons para serem estáveis, e os orbitais são organizados em conchas, com cada shell sucessivo sendo de um nível de energia mais alto que o anterior. A camada mais baixa contém apenas um orbital de elétrons, 1S, e, portanto, requer apenas dois elétrons para serem estáveis. O segundo shell (e todos os que seguem) contém quatro orbitais - 2S, 2Px, 2Py e 2Pz (um P para cada eixo: x, y, z) - e requer que oito elétrons sejam estáveis. Ao descer as linhas da Tabela Periódica dos Elementos, existe uma nova concha de 4 orbitais de elétrons, com a mesma configuração da segunda concha, em torno de cada elemento. Por exemplo, Hidrogênio na primeira linha tem apenas a primeira casca com um orbital (1S), enquanto o Cloro na terceira linha tem a primeira casca (orbital 1S), a segunda casca (orbitais 2S, 2Px, 2Py, 2Pz) e uma terceira concha (orbitais 3S, 3Px, 3Py, 3Px).

Nota: O número na frente de cada orbital S e P é uma indicação da casca na qual esse orbital reside, não da quantidade.

Elétrons de Valência

Os elétrons na camada externa de qualquer elemento são seus elétrons de valência. Como todos os elementos querem ter uma camada externa completa (oito elétrons), esses são os elétrons que está disposto a compartilhar com outros elementos para formar moléculas ou desistir inteiramente de se tornar um íon. Quando elementos compartilham elétrons, uma forte ligação covalente é formada. Quando um elemento doa um elétron externo, ele resulta em íons de carga oposta que são mantidos juntos por uma ligação iônica mais fraca.

Ionic Bonds

Todos os elementos começam com uma carga equilibrada. Ou seja, o número de prótons carregados positivamente é igual ao número de elétrons carregados negativamente, resultando em uma carga global neutra. No entanto, às vezes, um elemento com apenas um elétron em uma camada de elétrons entregará esse elétron a outro elemento que precisa de apenas um elétron para completar uma casca.

Quando isso acontece, o elemento original cai para uma camada completa. e o segundo elétron completa sua camada superior; ambos os elementos estão agora estáveis. No entanto, como o número de elétrons e prótons em cada elemento não são mais iguais, o elemento que recebeu o elétron agora tem uma carga negativa líquida e o elemento que deu o elétron tem uma carga positiva líquida. As cargas opostas causam uma atração eletrostática que puxa os íons juntos em uma formação cristalina. Isso é chamado de ligação iônica.

Um exemplo disso é quando um átomo de sódio dá seu único elétron 3S para preencher a última casca de um átomo de cloro, que precisa de apenas mais um elétron para se tornar estável. Isso cria os íons Na- e Cl +, que se ligam para formar NaCl, ou sal de mesa comum.

Covalent Bonds

Em vez de dar ou receber elétrons, dois (ou mais) átomos podem também compartilham pares de elétrons para preencher suas camadas externas. Isso forma uma ligação covalente e os átomos são fundidos em uma molécula.

Um exemplo disso é quando dois átomos de oxigênio (seis elétrons de valência) encontram carbono (quatro elétrons de valência). Como cada átomo deseja ter oito elétrons em sua camada externa, o átomo de carbono compartilha dois de seus elétrons de valência com cada átomo de oxigênio, completando suas camadas, enquanto cada átomo de oxigênio compartilha dois elétrons com o átomo de carbono para completar sua camada. A molécula resultante é dióxido de carbono ou CO2.