Como se ligam os átomos — George Zaidan e Charles Morton

Vejam a lição completa em: http://ed.ted.com/lessons/how-atoms-bond-george-zaidan-and-charles-morton

Os átomos podem ligar-se (e ligam-se) constantemente; é como formam as moléculas. Por vezes, numa espécie de jogo da corda, um átomo puxa eletrões de outro átomo, formando uma ligação iónica. Os átomos também podem partilhar eletrões numa ligação covalente. Do simples oxigénio ao complexo cromossoma 13 humano, George Zaidan e Charles Morton decompõem a simples ligação química.

Lição de George Zaidan e Charles Morton, animação de Bevan Lynch.

A maior parte dos átomos
não andam sozinhos

mas ligam-se com outros átomos.

As ligações podem formar-se
entre átomos do mesmo elemento

ou entre átomos de elementos diferentes.

Provavelmente imaginam
a ligação como o jogo da corda.

Se um átomo é muito forte,

pode atrair um ou mais eletrões
de outro átomo.

Assim, acabamos por ter
um ião de carga negativa

e um ião de carga positiva.

A atração entre estas cargas opostas

chama-se uma ligação iónica.

É o tipo de partilha

em que emprestamos
um brinquedo a outra pessoa

e depois nunca mais o recuperamos.

O sal de mesa, o cloreto de sódio,

mantém-se unido por ligações iónicas.

Cada átomo de sódio cede um eletrão

a cada átomo de cloro,

formam-se iões

e esses iões organizam-se

numa grelha 3D, chamada retícula

em que cada ião de sódio

está ligado a seis iões de cloro

e cada ião de cloro está ligado
a seis iões de sódio.

Os átomos de cloro nunca mais cedem

os seus eletrões aos átomos de sódio.

Estas transações nem sempre
são tão claras e inequívocas.

Se um dos átomos não suplantar
totalmente o outro,

ambos podem partilhar os seus eletrões.

É como uma refeição partilhada

em que tu e um amigo
cada um leva um prato

e ambos partilham os dois pratos.

Cada átomo é atraído
para os eletrões partilhados entre eles

e esta atração chama-se
uma ligação covalente.

As proteínas e o ADN
do nosso corpo, por exemplo,

mantêm-se unidos sobretudo
por estas ligações covalentes.

Alguns átomos podem fazer
ligações covalentes

com um só átomo,

outros com muitos mais.

O número de outros átomos
com que um átomo se pode ligar

depende de como estão
organizados os seus eletrões.

Como é que se organizam os eletrões?

Cada átomo de um elemento puro,
sem ligações, é eletricamente neutro

porque contém o mesmo número
de protões no núcleo

que o número de eletrões
em volta do núcleo.

Nem todos estes eletrões
estão disponíveis para ligações.

Só os eletrões
que se encontram na periferia,

na órbita mais exterior do núcleo,

os que têm mais energia,

só esses participam nas ligações.

A propósito, isto também
se aplica às ligações iónicas.

Lembram-se do cloreto de sódio?

O eletrão que o sódio perde

é o que está mais afastado do núcleo

e a órbita que esse eletrão vai ocupar,

quando passa para o cloro,

também é a mais afastada do núcleo.

Mas voltemos à ligação covalente.

O carbono tem quatro eletrões
disponíveis para ligações.

O azoto tem três,

o oxigénio tem dois.

Assim, o carbono
pode formar quatro ligações,

o azoto três e o oxigénio duas.

O hidrogénio só tem um eletrão,

por isso só pode formar uma ligação.

Em casos especiais,

os átomos podem formar mais ligações
do que podíamos esperar

mas é preciso haver
uma boa razão para isso,

senão as coisas têm tendência
a desmoronar-se.

Os grupos de átomos que partilham eletrões

em ligações covalentes uns com os outros

chamam-se moléculas.

Podem ser pequenas.

Por exemplo, cada molécula
de oxigénio gasoso

é formada apenas
por dois átomos de oxigénio

ligados um ao outro.

Ou podem ser muito, muito grandes.

O cromossoma humano 13
tem apenas duas moléculas,

mas cada uma delas tem
mais de 37 mil milhões de átomos.

E esta vizinhança, esta cidade de átomos,

mantém-se unida
pela simples ligação química.