Nosso corpo e as milhares de substâncias que o rodeiam são compostos principalmente de moléculas, que por sua vez são compostas de átomos de mais de cem elementos. Mas como é que os átomos vieram? Como é que ele forma moléculas?
Cerca de 13,8 bilhões de anos atrás, um Big Bang deu origem ao Universo atual. Os elementos que se formaram inicialmente após o Big Bang foram principalmente hidrogênio e hélio (c. 3: 1). Depois de cerca de 300 milhões de anos, a matéria se condensa e começa a formar estrelas. As altas temperaturas e pressões no interior da estrela desencadeiam reações termonucleares que sintetizam elementos mais pesados, como carbono, oxigênio, magnésio, silício e ferro. Os elementos mais pesados do que o ferro são produzidos em condições violentas durante a explosão de uma supernova.
Assim, ao longo de centenas de milhões a bilhões de anos de evolução, 94 elementos do hidrogênio ao hidrogênio foram formados no universo. Seria uma pena se a história tivesse acabado aqui, e os elétrons dentro de cada átomo girassem apenas em torno de seu próprio núcleo, e os átomos não fossem relevantes uns com os outros. Porque, desta forma, existiriam apenas átomos e não moléculas neste mundo, e não haveria todas as coisas e vida. Que monótono seria um mundo assim! Felizmente, a transferência e o compartilhamento de elétrons entre os átomos, que possibilitam a formação de moléculas, tornam o mundo colorido uma realidade.
Para entender por que a transferência e o compartilhamento de elétrons ocorrem entre os átomos, comece com o movimento dos elétrons no átomo. Em um átomo, os elétrons giram em torno de um núcleo carregado positivamente. Isso é semelhante ao caso em que um satélite gira em torno da Terra por gravidade. No entanto, a altitude da órbita dos satélites é continuamente variável, com pouca interação entre os satélites, cada um operando de forma independente. No átomo, muitos elétrons são apertados em um espaço tão pequeno que os elétrons são carregados negativamente e inevitavelmente interagem uns com os outros. Para manter a "ordem " dentro dos átomos, o movimento dos elétrons deve seguir regras rígidas. Isso significa que os elétrons devem percorrer uma determinada órbita, e cada órbita pode conter apenas dois elétrons. E esses orbitais são dispostos em camadas, com os elétrons sempre se alinhando a partir do orbital interno com a menor energia. A consequência deste arranjo é que a camada mais externa pode ter até quatro orbitais, ou seja, até oito elétrons.
Se todos os orbitais da camada mais externa fossem preenchidos com elétrons, o átomo seria como um colchão completo coberto e mais "confortável ". Eles "desprezam" outros átomos e só existem de forma estável em estados monoatômicos. Se os átomos fossem assim, não haveria moléculas, nem você e eu. Felizmente, não há muitos desses elementos, há apenas seis tipos, ou seja, hélio, néon, argônio, criptônio, xenônio e radão, que chamamos de elementos inertes.
Na maioria dos átomos dos elementos, os orbitais mais externos não estão preenchidos.É como um átomo cobrindo um colchão rasgado, se sentindo "inconfortável " e procurando uma maneira de ter um colchão completo.
Uma solução é a transferência eletrônica. Quando o número de elétrons mais externos é de apenas um ou dois para oito (por exemplo, um átomo de cloro tem sete elétrons na camada mais externa), a maneira mais fácil de fazer isso é "agarrar" elétrons de outros átomos. Isso equivale a cobrir o buraco no seu próprio colchão com material do colchão de "alguém ". E quando o número de elétrons mais externos é pequeno (por exemplo, só um sódio), isso equivale a apenas alguns pedaços de pano, não a colcha.É melhor simplesmente "tirar fora " esses poucos elétrons, que ainda têm roupas completas (elétrons internos) dentro de si. Tal "quer ", um" disposto a dar ", o elétron é transferido de um átomo para outro. Os átomos que dão elétrons são carregados positivamente e os átomos que recebem elétrons são carregados negativamente, "amarrados" uns aos outros pela força de atração de cargas elétricas.É assim que o cloreto de sódio (sal de mesa) é formado.
Há uma maneira de reunir oito elétrons mais externos, que é compartilhar elétrons. Você produz um elétron, eu produz um elétron, e compartilhado por todos, é o equivalente a dois átomos adicionando um elétron a cada um. Os dois elétrons giram ao redor dos dois núcleos simultaneamente, "amarrando" os dois átomos juntos.É como dois átomos juntando seus colchões incompletos em um colchão completo, usado em conjunto. O compartilhamento pode ocorrer entre átomos do mesmo tipo, como dois átomos de oxigênio compartilhando dois pares de elétrons para formar uma molécula de oxigênio (O2); ou pode ocorrer entre átomos diferentes, como um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio compartilhando elétrons para formar uma molécula de água (H2O). Muitas moléculas, incluindo biomacromoléculas em nossos corpos, como proteínas e ácidos nucleicos, são formadas pelo compartilhamento de elétrons.
Assim, a formação de moléculas é o resultado da transferência e compartilhamento de elétrons da camada externa entre átomos. Embora isso tenha movido apenas a "pelha " do átomo, mas foi a base para a formação de todas as espécies de matéria no mundo e também tornou possível o surgimento da vida.