Como as moléculas se formaram?

Como as moléculas se formaram?

Nos anos 1920 os físicos Walter Heitler e Fritz London mostraram como descrever as ligações químicas usando equações emergentes da química quântica, e o famoso químico americano Linus Pauling propôs que as ligações químicas se formam quando orbitais eletrônicos de diferentes átomos se sobrepõem no espaço. Uma teoria concorrente formulada por Robert Mulliken e Friedrich Hund sugeria que as ligações resultavam da fusão de orbitais atômicos em “orbitais moleculares” que ultrapassavam as fronteiras do átomo. A química teórica estava a ponto de se tornar um ramo da física.

                                     Fig. 1 - Molécula de naftaleno e sua nuvem eletrônica.     

                                     Fonte: www1.bbiq.jp         

Quase cem anos depois, o cenário dos orbitais moleculares tinha se popularizado, mas ainda não havia consenso entre os químicos de que essa fosse a melhor forma de “visualizar” as moléculas. O problema é que esse modelo, e todos os demais, baseiam-se em suposições simples e por isso oferecem apenas descrições parciais. Na verdade, uma molécula pode ser representada por um cacho de núcleos atômicos numa nuvem de elétrons, com forças eletrostáticas opostas disputando entre si um contínuo cabo de guerra, e todos os componentes se movimentando e se rearranjando. Alguns modelos moleculares tentam cristalizar essas entidades dinâmicas em estruturas estáticas e, nesse caso, podem ressaltar algumas propriedades proeminentes, mas descartam outras.

                                          

A teoria quântica é incapaz de fornecer uma definição única das ligações que concorde com a intuição dos químicos, cuja tarefa diária é formá-las e rompê-las. Atualmente existem várias formas de descrever as moléculas como átomos unidos por ligações.

Simulações feitas por computador permitem calcular e visualizar estruturas e propriedades das moléculas a partir dos princípios quânticos com precisão – desde que o número de elétrons seja relativamente pequeno. “A química computacional pode ser levada aos mais altos níveis de realismo e complexidade”, considera Dominic Marx, da universidade de Ruhr. Como resultado, cálculos computacionais podem se parecer, cada vez mais, com um experimento virtual que prevê o desenrolar de uma reação. Mas, se a reação simulada envolver mais de algumas dezenas de elétrons, os cálculos começam a sobrecarregar rapidamente até os computadores mais poderosos.