Falar sobre eletronegatividade é como um convite para matar a saudade dos tempos de escola, das aulas de química.
E o que mais aparecia naqueles encontros? Átomos, é claro.
Como se sabe, átomos são as menores partículas que compõem a matéria.
Seja no ar que respiramos ou na mais sólida rocha de uma montanha, lá estão eles, compondo suas estruturas.
Por sua vez, átomos não são estáticos.
Compostos por prótons, nêutrons e elétrons, estão sempre se modificando para, assim, dar origem a novos compostos e materiais.
Uma parte desse movimento entre os elementos de um átomo é explicada pela chamada eletronegatividade, tema do nosso artigo.
Trata-se da capacidade que um átomo tem de atrair outros e, assim, formar novas ligações químicas.
Ou seja, é por essa propriedade que podemos compreender como e por que átomos de diferentes matérias se unem ou se repelem.
Não parece um tema fascinante?
Então, fica o convite para prosseguir na leitura deste guia, com tudo que há de mais importante para se conhecer a respeito do movimento dos elétrons.
Vamos avançar?
O que é eletronegatividade?
Os elementos do átomos estão dispostos em um arranjo orbital.
Tal como o planeta Terra gira em torno do Sol, os elétrons giram em torno de um núcleo atômico, formado por prótons e nêutrons.
Ou seja, cada substância conhecida e identificada pela tabela periódica deve ter uma certa quantidades desses três componentes.
É nessa tabela que estão organizados os elementos químicos conhecidos, assim como seus respectivos:
- Números atômicos: informa quantos prótons contém o núcleo de um elemento
- Número de elétrons: partículas que orbitam ao redor do núcleo e têm carga negativa
- Massa atômica: soma de prótons e elétrons, que resulta na quantidade de nêutrons.
Dito isso, é preciso considerar que cada elementos da tabela periódica pode se combinar com outros.
Dessa forma, novas substâncias são formadas, com átomos combinados entre si.
Essa combinação, por sua vez, acontece a partir dos elétrons, os componentes mais externos dos átomos e suscetíveis à atração ou repulsão.
Portanto, a eletronegatividade é a propriedade que os elétrons têm de se juntar a elétrons de outros átomos.
Ficou claro para você?
O que é eletronegatividade de um átomo?
Também deve ficar claro que a eletronegatividade implica entender o seu oposto, a eletropositividade.
Isso significa que, quanto mais eletronegativo um átomo for, mais poder de atração ele terá sobre os que não são tão eletronegativos.
É o caso clássico dos átomos de oxigênio e carbono. O primeiro, por ser mais eletronegativo, exerce poder de atração sobre o segundo.
Os diferentes níveis de eletronegatividade também podem ser conhecidos pela tabela periódica.
Como veremos mais à frente, existe uma forma simples de saber quais são os átomos mais eletronegativos e os de menor eletronegatividade.
Por agora, o que nos interessa saber é que a eletronegatividade de um átomo determina a sua capacidade de atrair elétrons compartilhados, formando a chamada ligação química.
Quando acontece uma ligação química, são formadas novas substâncias puras, em virtude do entrelaçamento dos seus elétrons.
Esses elétrons que se ligam estão situados na parte mais “externa” de um átomo, a camada de valência.
Assim sendo, é a partir dela que as ligações químicas se estabelecem.
E a eletropositividade, onde entra nessa história?
Ora, se a eletronegatividade explica o poder de atração, a eletropositividade representa o oposto, o seu poder de repulsão.
Então, o que se pode dizer sobre a eletronegatividade de um átomo é que, quanto maior, mais capacidade de atrair outros átomos.
Do contrário, átomos com pouca eletronegatividade não vão atrair, mas ser atraídos.
O que é o raio atômico?
Já que um átomo é uma estrutura orbital, então, isso quer dizer que ele tem um formato que remete a uma esfera, certo?
Embora um átomo não seja exatamente esférico, isso permite estabelecer certos parâmetros de medida que nos ajudam a entender de que forma seus componentes se comportam e, por extensão, sua eletronegatividade.
Uma dessas medidas é o raio atômico, que corresponde à metade da distância entre os núcleos de dois átomos vizinhos.
E o que isso quer dizer?
Quer dizer que os elétrons na camada de valência não são atraídos apenas por outros elétrons, mas também pelo núcleo do átomo do qual fazem parte.
Dessa forma, átomos com raios atômicos maiores terão núcleos com menor poder de atração.
Por isso, seus elétrons na camada de valência tendem a ser atraídos por elétrons de outros átomos com mais facilidade.
A propósito, chamamos de potencial de ionização a quantidade de energia necessária para retirar um elétron da sua camada de valência.
Isso também nos remete a outro fator necessário para entender a eletronegatividade, que é a carga positiva do núcleo.
Assim como o raio atômico, ela determina o quanto os elétrons na camada de valência podem ser atraídos ou não por elétrons em outros átomos.
Faz sentido, afinal, elétrons têm carga negativa, lembra?
Em química, cargas opostas tendem a se atrair, enquanto cargas similares se repelem mutuamente.
Então, positivo atrai negativo, e vice-versa.
Considere esse fator sempre que calcular a eletronegatividade.
Como ver o raio atômico?
Lembre-se de que um átomo é estruturado em um arranjo de órbita, mas não é uma esfera perfeita. Na verdade, ele é uma “quase esfera”.
É por isso que o raio atômico não é determinado pela distância entre o centro do núcleo e a parte mais externa da eletrosfera, mas sim considerando a distância para o centro do núcleo de outro átomo.
Dessa forma, é muito mais preciso o cálculo do raio atômico, tal como calculamos o raio no estudo da geometria.
Portanto, a fórmula para conhecer o raio atômico é:
- R = D/2
Na qual:
- R = Raio
- D = Distância entre núcleos.
Como você deve saber, átomos são elementos microscópicos.
Por isso, a medida do raio atômico é calculada em picômetros (pm), um submúltiplo do metro, no qual 1 picômetro = 10-12m.
Repare, ainda, que um átomo pode ser carregado negativa ou positivamente.
Nesse caso, ele passa a ser chamado de íon.
Quando a carga de um íon é predominantemente negativa, é chamado de ânion, enquanto íons de carga positiva são conhecidos como cátions.
Essa explicação foi só para deixar claro que, quando se trata de medir o raio de um íon, estaremos falando do raio iônico e não atômico, certo?
Quais são os elementos mais eletronegativos da tabela periódica?
Se há um esquema que se pode considerar perfeito é o que encontramos na tabela periódica.
Por ela, podemos conhecer rapidamente, só “batendo o olho” nas propriedades dos átomos.
Uma delas é a sua eletronegatividade.
Para facilitar, basta dizer que, quanto mais à esquerda na tabela, menos eletronegativo um átomo será.
Logo, a eletronegatividade é uma grandeza que aumenta da esquerda para direita na tabela periódica.
Fácil, não?
É por isso que o “campeão” de eletronegatividade é o Flúor.
Repare na sua posição dentro da tabela periódica. Nenhuma outra substância está tão à direita e acima.
Numericamente, o Flúor tem eletronegatividade de 3,98.
O segundo colocado, o Cloro, apresenta 3,16 de eletronegatividade.
O oposto do Flúor, ou seja, a substância mais eletropositiva, conforme a tabela periódica é o Césio, com eletronegatividade de 0,79.
A propósito, a medição da eletronegatividade obedece a escala de Pauling.
É por isso que, na tabela periódica, as respectivas eletronegatividades são mostradas com valores arredondados, já que tomam como referência sua posição na referida escala.
Como a afinidade eletrônica varia na tabela periódica?
Outra grandeza que cresce da esquerda para a direita na tabela periódica é a afinidade eletrônica. Também aumenta de baixo para cima.
Resumidamente, ela é simbolizada pela quantidade de energia que um átomo (ou íon) libera quando sua camada de valência ganha um elétron.
Ela é medida em KJ/mol e, quanto maior numericamente, mais energia é despendida.
Esse valor pode ser positivo ou negativo, que resulta em ligações nas quais o átomo que recebe um elétron absorve energia em vez de liberar.
Deve-se destacar que essa é uma propriedade dos elementos relativamente complexa de se medir.
Em alguns casos, ela só é conhecida por estimativa ou com base no número atômico.
Isso porque a perda ou o ganho de um elétron na eletrosfera depende de quão estável é o elemento.
Os gases nobres, por exemplo, são pouco reativos, isto é, normalmente, se mantêm estáveis, não se combinando com nenhum outro elemento químico.
Afinal, a afinidade eletrônica é uma propriedade “honesta”. Ela só se aplica para átomos que estejam em seu estado equilibrado.
Seria mais ou menos como dizer que que alguém muito calmo perdeu a razão porque foi provocado até o limite.
Portanto, trata-se de uma circunstância que não serve como prova a respeito de um comportamento.
O mesmo vale para a afinidade eletrônica, que é medida considerando apenas os átomos em estado neutro.
O que significa dizer que um átomo é estável e instável?
Dissemos no tópico anterior que os gases nobres são estáveis e que, por isso, reagem pouco com outros elementos, certo?
Eles são assim porque suas camadas de valência são completas, o que lhes confere eletronegatividade nula.
Essa estabilidade, por sua vez, é explicada pela teoria dos octetos.
Basicamente, significa que todo átomo que tenha 8 elétrons na sua camada de valência tem estabilidade.
É esse o caso dos gases nobres. Todos eles têm a camada de valência completa.
Em contrapartida, átomos instáveis são aqueles que têm menos de 8 elétrons na parte mais externa da sua eletrosfera.
Dessa forma, um átomo instável estará sempre “ligado”, em busca de outro átomo com o qual possa se combinar e, assim, tornar-se mais estável.
Outra forma de um átomo se tornar instável é quando ele perde prótons ou nêutrons em seu núcleo.
Dessa perda nasce a radiação, que é energia liberada por um átomo que tenha seu núcleo em desequilíbrio.
A estabilidade de um átomo é também definida pela sua carga elétrica.
Se ela for zero, quer dizer que o número de prótons e nêutrons é igual.
O que é um átomo mais eletronegativo?
Agora você já sabe que cada elemento da tabela periódica tem um número que, na escala de Pauling, corresponde à sua eletronegatividade.
Logo, quanto maior esse valor, mais chance de haver uma ligação química.
Mas e quando dois átomos eletronegativos apresentam números iguais na escala de Pauling?
Nesse caso, teremos uma ligação química apolar, já que a diferença entre suas eletronegatividades é zero.
Do contrário, para átomos com escalas diferentes, teremos uma ligação polar.
Vem daí o fato de água e óleo não se misturarem.
Ou melhor, eles até se misturam, mas não estabelecem uma ligação química que, como vimos, depende da proximidade.
No caso dessas duas substâncias, a ligação não acontece porque as moléculas de água são polares e as do óleo, apolares.
Isso nos leva a concluir que um elemento ou substância polar pode formar ligações com outros elementos polares, o mesmo valendo para as apolares.
Tudo vai depender da força que cada molécula tenha para estabelecer ligações químicas com outras.
Um átomo mais eletronegativo, portanto, é um átomo com muita força para realizar essa “tarefa”.
Como a sua camada de valência não está completa, ele tem um “apetite” maior para estabelecer ligações com outros átomos.
Como calcular a diferença da eletronegatividade?
Sabendo o que significa um átomo estável e instável, fica mais fácil calcular a diferença entre dois elementos em termos de eletronegatividade.
Para isso, um dos métodos mais simples é consultar suas respectivas eletronegatividades, conforme consta na tabela periódica.
Por exemplo, vamos saber a diferença da eletronegatividade entre o Flúor, o “rei” da eletronegatividade e o Hidrogênio.
Na escala Pauling eles apresentam eletronegatividades de, respectivamente, 4,0 e 2,1.
Agora, basta tirar a diferença e teremos 1,9.
É, portanto, uma ligação química polar.
Atenção: se essa diferença estiver abaixo de 0,5, significa que temos uma ligação em que os elétrons são compartilhados quase na mesma medida. É chamada de ligação covalente apolar.
Já as ligações que apresentam diferenças entre 0,5 e 1,6 são chamadas de covalentes polares, já que existe uma carga negativa maior de uma das partes.
A molécula de água (H2O) é um bom exemplo desse tipo de ligação, já que o Oxigênio (O) é mais eletronegativo do que o Hidrogênio.
Já as diferenças entre 1,6 e 2,0 deve ser avaliada de outra forma.
A primeira medida é buscar por um metal na ligação química. Se tiver, então essa será uma ligação iônica. Se não, será também covalente polar.
Por fim, diferenças acima de 2 indicam que a ligação é iônica, o que significa que o átomo mais eletronegativo aumenta sua carga negativa, deixando o outro átomo com uma carga positiva.
Como identificar a eletronegatividade?
Outro mecanismo para encontrar a eletronegatividade dos elementos e substâncias químicas é aplicar a escala Mulliken.
Consiste em uma fórmula, que mede o quão eletronegativo é um átomo por meio da sua energia de ionização, que consta em uma tabela específica.
Vamos conhecer, por exemplo, a eletronegatividade do Sódio (C), cuja energia de ionização em uma primeira ligação química é de 496 kJ/mol.
Agora, é preciso descobrir a sua afinidade eletrônica, que também pode ser consultada em uma tabela própria. A do Sódio é 53 KJ mol-1.
Conhecidos esses fatores, basta aplicar a fórmula:
- ENMulliken = (1,97 × 10-3)(Ei + Eea) + 0,19
- ENMulliken = (1,97 × 10-3)(496 + 53) + 0,19
- ENMulliken = 0,93.
Quais são os fatores que influenciam a eletronegatividade?
Perceba que tratamos até aqui da eletronegatividade dos elementos químicos que constam na tabela periódica e também das substâncias, como é o caso da água H2O.
A partir disso, dá para concluir que existem incontáveis formas de átomos e moléculas formarem ligações químicas entre si.
Essas ligações, também como vimos, são influenciadas pela quantidade de elétrons nas respectivas camadas de valência de cada elemento.
Da mesma forma, para que uma ligação química aconteça, deve-se levar em conta o raio atômico.
Essa medida determinará a força do núcleo de um átomo: quanto maior for, mais difícil será para um elétron ser atraído para “fora”.
Sendo assim, a maneira mais simples de saber o quanto o átomo de um elemento é eletronegativo é consultar a tabela periódica.
Para outras substâncias, deve-se tirar a diferença conforme vimos em exemplos anteriores.
No entanto, há diversas maneiras de se conhecer a eletronegatividade além das que foram expostas.
Além da escala de Pauling, temos as escalas de Sanderson, Allred-Rochow e Allen.
Seja como for, a consulta à tabela periódica, na maior parte dos casos, será o bastante para você chegar a um índice seguro.
Conclusão
Então, ficou claro para você o conceito de eletronegatividade?
Tão claro quanto H2O é água?
Certamente, o assunto pode ser ainda mais explorado.
Contudo, tudo que você precisa saber para ter uma base teórica sólida está aqui.
O estudo da química pode ser bastante fascinante, desde que você entenda a dinâmica envolvida em reações entre os elementos químicos e como as substâncias se formam.
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