Quem aí já não se sentiu tentado a ensinar a “regra do octeto” de Lewis aos seus alunos?

Aposto que muitos responderam com um sonoro “SIM”!

Pois bem, saibam que o Sr. Gilbert N Lewis nunca falou em uma “regra do octeto”. Essa ideia errônea foi propagada pela própria natureza da teoria de Lewis, nascida antes do surgimento da teoria quântica.

Ele baseou-se, principalmente, nas ideias de outro Químico, o Sr. Richard Abegg.
Este dizia que a diferença entre a valência positiva (número de cargas positivas) e a valência negativa (número de cargas negativas) era geralmente 8.

Em geral, para um determinado elemento químico (como o enxofre, por exemplo) a soma do valor absoluto da sua valência negativa (2- para enxofre em H2S) e sua mais elevada valência positiva (6+ de enxofre H2SO4) é geralmente igual a 8. (Exemplo da regra de Abegg, formulada em 1904).

Em 1916, o Sr. Gilbert N Lewis, publicou seu clássico trabalho “O átomo e a molécula”, no qual explicita a noção de um átomo cúbico. Para quem não lembra, escrevi um artigo curto sobre o que eu penso acerca da relação geometria e química AQUI. Esse novo post tenta estreitar mais os laços da filosofia antiga com a moderna. Espero que vocês gostem.

O átomo cúbico foi o primeiro modelo atômico no qual os elétrons estavam posicionados em oito cantos de um cubo em um átomo não-polar ou molécula. Esta teoria foi desenvolvida em 1902 por Gilbert N. Lewis e publicado em 1916 no famoso artigo “O átomo e a molécula”, ele usou a teoria para explicar o fenômeno da valência. 

A figura abaixo mostra as estruturas para os elementos da segunda linha da tabela periódica.

Cubical atom 1.png

Embora o modelo do átomo cúbico tenha sido logo abandonado em favor do modelo de mecânica quântica baseado na equação de Schrödinger, a teoria de Lewis é de interesse principalmente histórico e representou um passo importante para a compreensão da ligação química. 
 O artigo de 1916 de Lewis também introduziu o conceito de par de elétrons na ligação covalente e o que agora chamamos de estrutura de Lewis.

Ligações no modelo cúbico de átomo

Ligações covalentes simples são formadas quando dois átomos compartilham uma aresta, como na estrutura C abaixo. Isso resulta na troca de dois elétrons. Ligações iônicas são formadas pela transferência de um elétron de um cubo para outro, sem compartilhar uma aresta (A). Um estado intermediário B, onde apenas um canto é compartilhado também foi postulada por Lewis.


Cubical atom 2.png


Ligações duplas são formadas pelo compartilhamento de uma face entre dois átomos cúbicos. Isto resulta no compartilhamento de quatro elétrons:


Cubical atom 3.png


Ligações triplas não podiam ser explicadas pelo modelo do átomo cúbico, porque não há nenhuma maneira de dois cubos compartilharem três cantos. 

 Lewis sugeriu que os pares de elétrons em ligações atômicas têm uma atração especial, o que resulta em uma estrutura tetraédrica, como npróxima figura (a nova localização dos elétrons é representado pelos círculos pontilhados no meio das bordas grossas). 

 Isto permite a formação de um vínculo único, através da partilha de um vértice, uma ligação dupla, compartilhando uma aresta e uma tripla ligação através da partilha de uma face do cubo. 

 Ele também reproduz a rotação livre em torno de ligações simples e também a geometria tetraédrica do metano. 

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Extraordinariamente, pode-se dizer que havia um grão de verdade nesta ideia, porque mais tarde foi mostrado que os resultados do princípio da exclusão de Pauli resultam em um “buraco de Fermi” cuja repulsão decresce entre um par de elétrons com spins opostos no mesmo orbital.

 

Cubical atom 4.png

 

Como essa teoria teve o mérito de explicar a ligação covalente sem recorrer a conceitos complicados da mecânica quântica, foi logo aceito e é ensinado até hoje nas escolas. O problema é que ele falha em explicar compostos de Boro e/ou compostos que aceitam mais do que 8 elétrons na camada de valência.


Isso faz com que muitos professores, apegados ao que eles chamam “regra do octeto”, preferem esconder as exceções para não estragar a beleza da tal regra. Só que ela não é uma lei, é uma regra, baseada em uma teoria parcialmente bem sucedida. Não podemos negar a elegância da proposição de Lewis, mas também não podemos atribuir-lhe um caráter de infalibilidade.


Ensinem a teoria de Lewis, mas evitem usar esse termo “regra do octeto”, e familiarizem-se com a história da ciência que vocês (eu inclusive) se dedicam a ensinar para evitar de propagar conceitos errôneos.

Para os mais curiosos, o artigo original de Lewis foi publicado aqui:

01/04/1916. “THE ATOM AND THE MOLECULE.

 Journal of the American Chemical Society 38 (4): 762–785.

 doi:10.1021/ja02261a002


FONTES: Wikipedia1, Wikipedia2, História da Química – Um livro-texto para a graduação


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