3.1: Moléculas e Compostos

Átomos e Moléculas

Tudo no universo é composto por matéria, e a matéria é composta por uma combinação de elementos. Um átomo é a menor unidade de um elemento que retém todas as propriedades do elemento. Por exemplo, uma moeda de prata é composta por átomos de prata, e cada átomo de prata mantém as propriedades únicas do elemento — prata. 

Os elementos são substâncias puras constituídas por átomos idênticos que não podem ser divididas em substâncias mais simples por alterações químicas. Elementos atómicos contêm átomos únicos como a sua unidade básica. O carbono é composto por átomos de carbono, e o sódio é composto por átomos de sódio. A maioria dos elementos são elementos atómicos. Há, no entanto, alguns elementos que existem como uma combinação de átomos, e nunca são encontrados na natureza como átomos únicos. Estes são chamados elementos moleculares. Os elementos moleculares existem como moléculas com dois ou mais átomos unidos. Podem ser diatómicos, como hidrogénio (H₂), oxigénio (O₂), ou cloro (Cl₂), ou poliatómicos, como enxofre (S₈) e fósforo (P₄). 

Uma molécula consiste em dois ou mais átomos unidos por forças fortes chamadas ligações químicas. Uma molécula pode consistir em dois ou mais átomos idênticos , ou pode consistir em dois ou mais átomos diferentes.  Quando a molécula consiste em átomos de dois ou mais elementos diferentes que são combinados em proporções fixas de número inteiro, a molécula também é um composto. Por exemplo, a água é um composto, e cada molécula de água (H₂O) é uma unidade que contém dois átomos de hidrogénio e um átomo de oxigénio. A glicose molecular (C₆H₁₂O₆) é também um composto que contém seis átomos de carbono, doze átomos de hidrogénio, e seis átomos de oxigénio. 

Compostos são  substâncias puras compostas por dois ou mais elementos em proporções fixas e definidas. Os compostos são classificados como moleculares ou iónicos com base nas ligações presentes. 

Compostos

A natureza das forças atrativas que mantêm átomos juntos dentro de um composto decide o tipo de ligação química formada. A transferência completa de eletrões entre um átomo de metal e um átomo não metálico resulta na formação de iões de carga oposta. A atração eletrostática entre os iões é chamada de ligação iónica, e os compostos formados por ligações iónicas são compostos iónicos. Por exemplo, o cloreto de sódio NaCl é um composto iónico.

A partilha de eletrões entre dois ou mais átomos não metálicos resulta em ligações covalentes e os compostos formados através de ligações covalentes são denominados compostos covalentes ou moleculares. As ligações covalentes são as forças atrativas entre os núcleos positivamente carregados dos átomos ligados e os eletrões negativamente carregados, partilhados entre os átomos.

Este texto é adaptado de OpenStax Chemistry 2e, Section 2.6: Molecular and Ionic Compounds.

Na natureza, toda a matéria é composta por unidades químicas básicas denominadas de elementos e que têm propriedades físicas e químicas específicas. A tabela periódica enumera um total de 118 elementos identificados até à data. A unidade constituinte de cada elemento é o átomo.

Alguns elementos como o hélio, o néon, a prata ou a platina existem como unidades de átomos individuais independentes. Outros elementos como o hidrogênio, o oxigênio ou o enxofre existem como unidades de dois ou mais átomos idênticos. Estes átomos múltiplos são mantidos juntos por fortes forças eletrostáticas identificadas como ligações químicas, que formam unidades estáveis denominadas de moléculas.

Para além disso, dois ou mais elementos diferentes também podem combinar-se para formarem moléculas como a água ou a frutose. Tais moléculas que são formadas pela combinação de átomos de dois ou mais elementos, unidos quimicamente numa proporção fixa, são também denominados de compostos. Assim, as moléculas da água e da frutose também são compostas.

A água é a molécula formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Em contrapartida, a frutose é uma molécula que contém seis átomos de carbono, doze átomos de hidrogênio e seis átomos de oxigénio. Os átomos individuais num composto são mantidos juntos através de ligações químicas, ditando o tipo de composto formado tal como um composto molecular iônico.

Compostos moleculares covalentes, como a água, formam-se quando os átomos não metálicos se juntam e partilham os seus elétrons de valência através de uma ligação covalente. Os elétrons partilhados entre dois átomos diminuem a energia potencial e criam mais moléculas estáveis em comparação com os átomos individuais. Os compostos iônicos, como o cloreto de sódio, formam-se quando os átomos metálicos e não metálicos se juntam.

Os metais perdem facilmente os elétrons, tornando-se cátions, enquanto que os não metais ganham rapidamente elétrons, tornando-se aníons. Assim, os átomos metálicos transferem elétrons para os átomos não metálicos e as interações eletrostáticas entre os íons carregados de forma oposta formam ligações iónicas. A capacidade dos elementos para formarem compostos contribui para a grande diversidade da matéria que existe na natureza.