Introdução

Com exceção da luz, tudo que vemos, tocamos, sentimos através de nossos cinco sentidos é formado pelos mais diversos elementos químicos. A natureza nos põe em contato com os elementos naturais (₁H até ₉₂U). Desde o ar que respiramos, passando por todas as formas de vida, até os minerais e rochas. No entanto, são raros os elementos que ocorrem, naturalmente, em suas formas elementares; isto é, que ocorrem sem estarem quimicamente combinados a outros elementos. De fato, a maior parte da matéria existente, seja ela orgânica ou inorgânica, viva ou não, é composta por sais e moléculas simples ou complexas, nos quais os elementos se encontram conectados através de ligações químicas. Entender como se dá a formação de uma ligação química é, portanto, o primeiro passo para desvendar a magia e os encantos do universo químico que nos cerca.

Encontro entre matérias: vento soprando a chama de uma vela.
 

 

Um belo encontro entre as vidas animal e vegetal.
 

 

Corais: matéria orgânica e inorgânica no fundo do mar.
 
 
Estalactites (carbonato de cálcio).
 

Se nos permitíssemos imaginar uma seqüência de etapas no aprendizado da Química, poderíamos nos considerar “alfabetizados” em Química quando entendêssemos a maneira pela qual os átomos, ou íons, mantêm-se conectados uns aos outros numa dada substância. Como já foi comentado, o conhecimento da natureza dos tipos de ligação química é imprescindível na interpretação dos fenômenos químicos.

É importante comentar as diferenças estruturais existentes entre substâncias que contêm um tipo predominante de ligação química. Os metais formam sólidos metálicos, nos quais os átomos se mantêm ligados através da ligação metálica. Íons carregados positivamente (cátions) e negativamente (ânions) se atraem eletrostaticamente por toda a extensão dos cristais iônicos (sais). O único tipo de ligação química que é capaz de definir unidades discretas, isoladas uma das outras, contendo um grupo limitado de átomos conectados, é a ligação covalente. O conceito de molécula só é válido para o caso em que os átomos estão unidos através de ligações covalentes. As moléculas, por sua vez, podem interagir entre si, através das interações intermoleculares, conferindo à substância o seu estado físico, ou seja, o seu aspecto macroscópico. Os tipos de interações intermoleculares existentes são: ligação de hidrogênio, dipolo-dipolo (ou íon-dipolo) e forças de dispersão. As ligações intermoleculares estão fora do escopo desta disciplina, cujo foco principal consiste na descrição das ligações iônica, covalente e metálica e suas conseqüências. É dada ênfase à discussão das idéias fundamentais que levaram ao desenvolvimento dos modelos e teorias de ligação química e à exemplificação, de maneira a delimitar o espectro de atuação de cada teoria.

Esta disciplina foi dividida em três módulos. O Módulo I (Aula 1) trata das propriedades físicas, ligação química, estrutura e energia reticular dos compostos iônicos. O Módulo II (Aulas 2 a 5) se concentra nas idéias “clássicas”, pré-quânticas, de ligação química covalente. Essa visão clássica, idealizada principalmente pelo físico-químico excepcional Gilbert N. Lewis, consiste na descrição de uma ligação covalente pelo compartilhamento de um par de elétrons entre dois átomos vizinhos. Essa idéia teve adeptos importantes, como Linus Pauling. No Módulo III (Aulas 6 a 8 ), a ênfase está na interpretação qualitativa das teorias de ligação química baseadas na Mecânica Quântica, incluindo a ligação metálica. Mas você não precisa ter conhecimento prévio sobre esse assunto. Podemos dizer que o terceiro módulo é o módulo da Química quântica. Nesse módulo, mais precisamente na aula 6, será ressaltada a tradução das idéias “clássicas” de Lewis para o mundo da Mecânica Quântica.