Regra do Octeto e Camada de Valência
Estudo da regra do octeto, camada de valência, ligações químicas e estabilidade dos átomos, ideal para estudantes do ensino médio e vestibulares.
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- Camada de valência
- Última camada eletrônica de um átomo; no Cloro (Z=17: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵), a camada de valência é a 3, contendo 7 elétrons.
- Regra do Octeto
- Tendência dos átomos de ganhar, perder ou compartilhar elétrons para atingir 8 elétrons na camada de valência, como o Neônio (1s² 2s² 2p⁶).
- Gases nobres e estabilidade
- O Argônio (Ar, Z=18) possui 8 elétrons de valência (3s² 3p⁶), sendo naturalmente estável e quimicamente inerte.
- Regra do Dueto
- Estabilidade alcançada com 2 elétrons no nível K; o Hélio (He: 1s²) e o Íon H⁺ ao ganhar 1 elétron (H⁻: 1s²) seguem esse modelo.
- Elétrons de valência dos metais alcalinos (Grupo 1)
- Possuem 1 elétron de valência; o Sódio (Na: [Ne] 3s¹) perde facilmente esse elétron para atingir a estabilidade.
- Elétrons de valência dos metais alcalinoterrosos (Grupo 2)
- Possuem 2 elétrons de valência; o Magnésio (Mg: [Ne] 3s²) perde 2 elétrons para formar Mg²⁺ com octeto completo.
- Elétrons de valência dos calcogênios (Grupo 16)
- Possuem 6 elétrons de valência; o Oxigênio (O: 1s² 2s² 2p⁴) necessita receber ou compartilhar 2 elétrons.
- Elétrons de valência dos halogênios (Grupo 17)
- Possuem 7 elétrons de valência; o Flúor (F: 1s² 2s² 2p⁵) atinge o octeto ao receber 1 elétron, formando F⁻.
- Ligação iônica (Cloreto de Sódio - NaCl)
- Na transfere 1 elétron para o Cl; Na⁺ adquire configuração [Ne] e Cl⁻ adquire configuração [Ar], ambos com 8 elétrons.
- Ligação iônica (Óxido de Magnésio - MgO)
- Mg (3s²) dou 2 elétrons para O (2s² 2p⁴); formam-se Mg²⁺ ([Ne]) e O²⁻ ([Ne]), ambos com octeto completo.
- Ligação iônica (Cloreto de Cálcio - CaCl₂)
- O Cálcio (Ca: [Ar] 4s²) cede 1 elétron para cada um dos dois átomos de Cloro, formando Ca²⁺ e dois ânions Cl⁻.
- Ligação covalente simples (Gás Cloro - Cl₂)
- Dois átomos de Cl compartilham 1 par eletrônico; cada átomo completa 8 elétrons na camada de valência.
- Ligação covalente dupla (Gás Oxigênio - O₂)
- Dois átomos de O compartilham 2 pares de elétrons (O=O), completando 8 elétrons de valência cada.
- Ligação covalente tripla (Gás Nitrogênio - N₂)
- Dois átomos de N (com 5 elétrons de valência cada) compartilham 3 pares eletrônicos (N≡N) para atingir o octeto.
- Molécula de Água (H₂O)
- O Oxigênio compartilha 1 par com cada Hidrogênio; O atinge 8 elétrons (octeto) e cada H atinge 2 elétrons (dueto).
- Molécula de Metano (CH₄)
- O Carbono (4 elétrons de valência) realiza 4 ligações simples com quatro átomos de H, completando 8 elétrons.
- Molécula de Amônia (NH₃)
- O Nitrogênio compartilha 3 elétrons com três átomos de H e mantém 1 par de elétrons não ligante, totalizando 8 elétrons.
- Dióxido de Carbono (CO₂)
- O Carbono forma duas ligações duplas com oxigênios (O=C=O); todos os átomos envolvidos completam 8 elétrons.
- Exceção por contração: Hidreto de Berílio (BeH₂)
- O Berílio estabiliza-se com apenas 4 elétrons na camada de valência ao compartilhar 2 pares com átomos de H.
- Exceção por contração: Trifluoreto de Boro (BF₃)
- O Boro estabiliza-se com apenas 6 elétrons na camada de valência ao ligar-se a três átomos de Flúor.
- Exceção por expansão: Pentafluoreto de Fósforo (PF₅)
- O Fósforo expande a camada de valência utilizando orbitais d, acomodando 10 elétrons ao redor do átomo central.
- Exceção por expansão: Hexafluoreto de Enxofre (SF₆)
- O Enxofre expande o octeto acomodando 12 elétrons de valência em torno de si nas 6 ligações com átomos de Flúor.
- Radical livre e número ímpar: Monóxido de Nitrogênio (NO)
- Possui 11 elétrons de valência no total; a molécula apresenta um elétron desemparelhado, não completando o octeto estrito.
- Dióxido de Enxofre (SO₂) e ligação coordenada
- O Enxofre faz uma dupla com um oxigênio e compartilha um par isolado com o outro, mantendo 8 elétrons de valência.
- Íon Amônio (NH₄⁺)
- O par livre da amônia (NH₃) coordena-se com um próton H⁺; o nitrogênio permanece estável com 8 elétrons.
- Íon Hidrônio (H₃O⁺)
- A água doa um par de elétrons a um H⁺; o oxigênio central mantém a estabilidade do octeto com carga positiva.
- Ânion Fluoreto (F⁻)
- F ganha 1 elétron (1s² 2s² 2p⁵ → 1s² 2s² 2p⁶), assumindo a mesma configuração eletrônica do gás nobre Neônio.
- Cátion Potássio (K⁺)
- O Potássio perde o elétron 4s¹; a camada 3 torna-se a de valência com 8 elétrons (3s² 3p⁶), isoeletrônico ao Argônio.
- Ânion Sulfeto (S²⁻)
- O Enxofre (3s² 3p⁴) ganha 2 elétrons, ficando com 3s² 3p⁶ e atingindo o octeto com a configuração do Argônio.
- Cátion Alumínio (Al³⁺)
- O Alumínio (1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹) perde seus 3 elétrons mais externos; a camada 2 vira de valência com 8 elétrons.
- Estrutura de Lewis
- Representação gráfica de elétrons de valência como pontos ao redor do símbolo; no Carbono isolado, desenham-se 4 pontos.
- Eletronegatividade e ganho de octeto
- O Flúor possui a maior eletronegatividade (4,0), atraindo fortemente 1 elétron para completar sua camada de valência.
- Eletropositividade e perda para o octeto
- O Césio (Cs) possui baixa energia de ionização e perde prontamente seu elétron 6s¹ para expor um octeto estável.
- Trifluoreto de Cloro (ClF₃)
- Exemplo de expansão de octeto: o Cloro central possui 10 elétrons de valência (3 pares ligantes e 2 pares isolados).
- Tetrafluoreto de Xenônio (XeF₄)
- Gás nobre com octeto expandido: o Xenônio acomoda 12 elétrons de valência ao ligar-se a 4 átomos de Flúor.
- Gás Cianídrico (HCN)
- H-C≡N: Carbono completa octeto com 1 ligação simples com H e 1 tripla com N; N completa octeto com a tripla e 1 par livre.
- Formaldeído (H₂CO)
- Carbono central forma 2 ligações simples com H e 1 dupla com O (C=O), completando seu octeto.
- Ácido Clorídrico (HCl)
- O Cloro compartilha 1 elétron com o Hidrogênio; Cl atinge 8 elétrons e H atinge o dueto com 2 elétrons.
- Ânion Carbonato (CO₃²⁻)
- Apresenta ressonância; o Carbono atinge 8 elétrons ligando-se a três oxigênios com carga formal dispersa.
- Ácido Sulfúrico (H₂SO₄)
- O Enxofre central atinge estabilidade ligando-se a quatro oxigênios, frequentemente representado com 12 elétrons expandidos.
- Lítio na formação de LiCl
- O Li cede seu elétron 2s¹ e fica apenas com a camada 1s² (dueto), semelhante ao gás nobre Hélio.
- Fosfina (PH₃)
- Análoga à amônia: o Fósforo compartilha 3 elétrons com hidrogênios e mantém 1 par não ligante, totalizando 8 elétrons.
- Monóxido de Carbono (CO)
- Possui ligação tripla (:C≡O:); o Oxigênio doa um par para a terceira ligação, permitindo que ambos atinjam 8 elétrons.
- Dióxido de Nitrogênio (NO₂)
- Molécula paramagnética com 17 elétrons de valência no total; um átomo de Nitrogênio fica com um elétron desemparelhado.
- Tetracloreto de Carbono (CCl₄)
- O Carbono forma 4 ligações simples com quatro Cloros; tanto o Carbono quanto os Cloros possuem 8 elétrons de valência.
- Ânion Nitrato (NO₃⁻)
- O Nitrogênio central obedece rigorosamente ao octeto (8 elétrons) por meio de ligações ressonantes com três oxigênios.
- Fluoreto de Boro e Amônia (F₃B←NH₃)
- O BF₃ (incompleto com 6 elétrons) recebe um par de elétrons da NH₃, completando o octeto do Boro em uma ligação dativa.
- Kriptônio em KrF₂
- O Kriptônio expande sua camada de valência para 10 elétrons ao interagir com 2 átomos de Flúor.
- Tetra-hidreto de Silício (SiH₄)
- O Silício (3s² 3p²) compartilha 4 elétrons com quatro átomos de Hidrogênio, completando 8 elétrons de valência.
- Íon Fosfônio (PH₄⁺)
- A PH₃ compartilha seu par não ligante com H⁺; o átomo de Fósforo atinge o octeto por ligação covalente coordenada.