Camadas eletrônicas

Neônio, argônio e hélio quase não reagem com nada. O motivo é o jeito como os elétrons deles estão organizados.

No modelo simples de camadas, os elétrons preenchem níveis em volta do núcleo. Nos 20 primeiros elementos, os níveis comportam 2, depois 8, depois 8, depois o resto. Os elétrons de verdade não andam em círculos certinhos, mas o modelo prevê muita coisa da química. Niels Bohr introduziu a ideia de níveis de energia fixos em 1913, e os químicos ainda usam essa imagem para explicar por que os elementos reagem do jeito que reagem.

Preenchendo as camadas

Os elétrons entram primeiro na camada mais interna, porque é ali que ficam presos com mais força. O hidrogênio tem 1 elétron e o hélio 2, o que completa a primeira camada. O lítio, com 3, precisa começar uma segunda camada: 2, 1. A segunda camada fica completa no neônio, com 2, 8. O sódio começa a terceira camada, e o argônio a completa com 8, em 2, 8, 8. Depois, o potássio e o cálcio colocam seus últimos elétrons numa quarta camada.

Em átomos mais pesados, as camadas externas podem ter mais de 8. O limite geral da camada número n é 2 × n × n, ou seja, 2, 8, 18 e 32. Nos 20 primeiros elementos, porém, a terceira camada para em 8 antes de a quarta começar, e isso é tudo de que você precisa neste curso.

A camada de valência

Os elétrons da camada mais externa são os que participam das reações. Um átomo com a camada externa completa, como o neônio (2, 8), é estável. O sódio (2, 8, 1) cede com facilidade seu único elétron externo, e o cloro (2, 8, 7) recebe um com facilidade. É por isso que os dois se combinam no sal de cozinha, o cloreto de sódio: o sódio vira um íon +1, o cloro um íon −1, e as cargas opostas os mantêm unidos.

A mesma ideia prevê a carga de muitos íons. Um átomo com um, dois ou três elétrons externos tende a perdê-los e fica com a camada completa de baixo. O magnésio (2, 8, 2) perde dois e vira Mg²⁺. Um átomo ao qual faltam um ou dois elétrons para completar a camada tende a ganhá-los. O oxigênio (2, 6) ganha dois e vira O²⁻, e o cloro ganha um e vira Cl⁻. Conte os elétrons externos e quase sempre dá para adivinhar a carga antes de consultar.

Camadas e a tabela periódica

O modelo de camadas explica a organização da tabela periódica. Cada linha, chamada período, começa uma nova camada: hidrogênio e hélio, na linha 1, usam uma camada; do lítio ao neônio, na linha 2, usam duas; do sódio ao argônio, na linha 3, usam três. Elementos da mesma coluna, chamada grupo ou família, têm o mesmo número de elétrons externos, então se comportam de forma parecida. Lítio, sódio e potássio têm um elétron externo cada, e os três reagem fortemente com a água. Hélio, neônio e argônio ficam na última coluna, com a camada externa completa, e são os gases nobres, que quase não reagem.