O que é a forma de uma molécula? - George Zaidan e Charles Morton

Qual é o formato de uma molécula? Bem, uma molécula é formada principalmente de espaço vazio. Quase toda sua *** é concentrada nos núcleos extremamente densos de seus átomos. E seus elétrons, que determinam como os átomos ligam-se uns aos outros, são mais como nuvens de carga negativa do que partículas individuais e discretas. Então, uma molécula não possui um formato da mesma maneira que, por exemplo, uma estátua. Mas, para cada molécula, há pelo menos uma maneira de organização dos núcleos e elétrons, de forma a maximizar a atração de cargas opostas e a minimizar a repulsão de cargas iguais. Bom, digamos que os únicos elétrons que importam para o formato das moléculas sejam os mais externos, de cada átomo participante. E digamos também que as nuvens de elétrons entre os átomos, em outras palavras, as ligações das moléculas, tenham meio que o formato de salsichas. Lembre-se de que os núcleos têm carga positiva e os elétrons têm carga negativa e, se todos os núcleos de uma molécula fossem agrupados, ou se todos os seus elétrons fossem agrupados, eles simplesmente se repeliriam e se separariam, e isso não é bom para ninguém. Alessandro Volta, em 1776, décadas antes que ele acabasse invetando as baterias, descobriu o metano. E a fórmula química do metano é CH4. E essa fórmula nos diz que cada molécula de metano é composta por um átomo de carbono e quatro de hidrogênio, mas não informa o que se liga a quê, ou como os átomos se organizam no espaço 3D. A partir da configuração dos elétrons, sabemos que o carbono pode se ligar a até quatro outros átomos e que cada hidrogênio pode se ligar com um outro átomo. Então, podemos deduzir que o carbono deve ser o átomo central, ligado a todos os hidrogênios. Bem, cada ligação representa o compartilhamento de dois elétrons e desenhamos cada par de elétrons compartilhados como uma linha. Então, agora temos uma representação plana dessa molécula, mas como ela seria em três dimensões? Podemos sensatamente dizer que porque cada uma dessas ligações é uma região de carga elétrica negativa e como as cargas repelem uma à outra, a configuração mais favorável dos átomos maximizaria a distância entre as ligações. E para afastar as ligações o mais distante possível umas das outras, o formato ideal é este. É chamada de tetraedro. Mas, dependendo dos diferentes átomos envolvidos, é possível se obter, na verdade, vários formatos diferentes. A amônia, ou NH3, tem o formato de uma pirâmide. O dióxido de carbono, ou CO2, é uma linha reta. A água, H2O, é curvada como a dobra de seu cotovelo. E o trifluoreto de cloro, ou CIF3, tem o formato da letra "T". Lembre-se de que o que estamos fazendo aqui é incrementando nosso modelo de átomos e elétrons para construir formas 3D. Teríamos de realizar experimentos para compreender se essas moléculas de fato possuem os formatos que prevemos. Uma observação: a maioria possui, mas algumas não. E os formatos ficam mais complicados, conforme o número de átomos aumenta. Todos os exemplos sobre os quais acabamos de falar possuíam um átomo central evidente, mas a maioria das moléculas, desde compostos relativamente pequenos, até longos polímeros como o DNA ou proteínas, não. O importante é lembrar que os átomos ligados se organizarão para maximizar a atração entre cargas opostas e minimizar a repulsão entre cargas iguais. Algumas moléculas possuem até duas ou mais disposições estáveis de átomos, e podemos, na verdade, obter compostos químicos interessantes das variações entre essas disposições, mesmo quando a composição dessa molécula, ou seja, o número e a identidade de seus átomos, não mudou em nada.