Ligação química é nome dado para a interação entre átomos, de elementos químicos iguais ou diferentes, que resultam na formação de moléculas estáveis ou instáveis. Existem diversos tipos de conexões, a depender da natureza dos átomos envolvidos, no caso da ligação covalente, que é o foco principal deste artigo, são unidas estruturas atômicas não metálicas.
Reconhecer ligações covalentes nas moléculas pode ser útil para compreender as características físicas e químicas daquelas substâncias, como por exemplo, a polaridade das substâncias é influenciada a depender do tipo de ligação química existente entre os átomos.
Se quiser aprender mais sobre esse assunto que tem importância para o estudo pré-vestibular, bem como para a compreensão de certos fenômenos químicos do cotidiano, continue lendo este texto.
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Definição de ligação covalente
Uma ligação química do tipo covalente acontece quando dois elementos ametálicos interagem entre si, realizando um compartilhamento de elétrons entre si. Em geral, são átomos com importante característica eletronegativa, em que ambos possuem tendência de receber elétrons em sua órbita.
Além de elementos químicos não metálicos, o hidrogênio também pode realizar ligações covalentes, isso significa que elas ocorrem da seguinte forma: ametal + ametal, ametal + hidrogênio ou hidrogênio + hidrogênio.
+ Veja também: Metais, semimetais e ametais: entenda a classificação periódica
Características da ligação covalente
O compartilhamento de elétrons que ocorre em uma ligação covalente acontece porque, do ponto de vista químico, um átomo está mais estável eletricamente quando tem sua última camada orbital completa.
Essa teoria pode ser simplificada de forma que todos os elementos químicos terão sua órbita mais estável com um número total de oito elétrons, exceto:
- o Hidrogênio, que precisa de apenas dois elétrons para estabilização;
- o Berílio que estabiliza-se com quatro elétrons; e
- o Boro que admite estabilidade com seis elétrons na camada de valência.
Essas afirmações são baseadas no diagrama de distribuição dos elétrons em órbitas proposto por Linus-Pauling.
Diante disso, como ambos os elementos ametais e/ou hidrogênio apresentam tendência em receber elétrons, não seria possível que um átomo doasse o elétron para o outro. Diante disso, os átomos passam a compartilhar essa carga negativa.
Por exemplo, um átomo A possui sete elétrons em sua camada mais externa, enquanto o hidrogênio tem apenas um elétron em sua órbita. Nesse cenário, ambos os átomos precisam de exatamente um elétron para a estabilização. Então, eles se aproximam e compartilham um único elétron que fará parte da nuvem eletrônica de ambos, de forma que, ao mesmo tempo, A possuirá oito e o hidrogênio terá dois elétrons na camada de valência.
Ao todo, os átomos podem compartilhar um, dois ou três pares de elétrons simultaneamente. Quando um único par participa da ligação, ela é classificada como simples. Duplas nos casos em que dois pares estão envolvidos e tripla quando são três pares eletrônicos compartilhados.
Polaridade
Quando dois átomos com eletronegatividade iguais são aproximados, a forma como os átomos são compartilhados determina que os vetores estejam bem distribuídos e torna a molécula apolar, com baixa solubilidade em água.
Por outro lado, quando a eletronegatividade é diferente entre os átomos, então a força com que os átomos se atraem e compartilham é diferente em relação a um lado e outro. Com isso, a molécula tem uma vetor total não neutro e é considerada polar.
+ Veja também: Polaridade molecular: o que é, como acontece e exercícios
Representação de ligações covalentes
As ligações covalentes podem ser representadas graficamente a partir de fórmula estrutural, fórmula molecular ou com a fórmula eletrônica. Todas elas partem do princípio de que os átomos estão compartilhando elétrons entre si, então devem ser distribuídos com certa proximidade na representação.
A imagem acima é um desenho gráfico para facilitar a visualização de como os elétrons são compartilhados em uma molécula de gás hidrogênio. Observe que, o símbolo do hidrogênio sozinho possui um só elétron ao seu redor (⋅H), então, quando dois hidrogênios são aproximados, seus elétrons são compartilhados e tornam-se (H:H).
Nessa estrutura, o símbolo do elemento químico é adicionado e o número de elétrons em sua camada de valência é distribuído em torno desse símbolo. Depois os elétrons que serão partilhados são aproximados e representados como nuvens, como mostrado na figura abaixo.
Observe, ainda, que essa mesma ligação pode ser representada por um único traço (—), que indica o compartilhamento de um par de elétrons. Ou seja, a cada nuvem eletrônica compartilhada, um traço deve ser adicionado entre os elementos.
Na imagem acima, há a reação química entre dois átomos de nitrogênio. Ambos possuem apenas cinco elétrons em sua camada de valência e, para completar a regra do octeto, precisam de mais três elétrons. Assim, fazem o compartilhamento mútuo de três pares eletrônicos, como mostra a representação eletrônica com pontos amarelos.
Depois, o mesmo composto é representado por três traços que indicam esse compartilhamento triplo. Por fim, a fórmula molecular é apresentada, em que apenas existe o símbolo do elemento químico e, em subscrito, está o número que indica quantos átomos daquele elemento existem na molécula.
A fórmula molecular e estrutural dos compostos acima seriam, então:
- O2 e O = O;
- H2O e H – O – H;
- HCl e H – Cl;
- CO2 e O = C = O;
- N2 e N ≡ N; e
- NO e N = O.
+ Veja também: Ligação dativa: o que é esse compartilhamento de elétrons
Questão sobre ligação covalente
Fuvest (2006)
Os desenhos são representações de moléculas em que se procura manter proporções corretas entre raios atômicos e distâncias internucleares.
Os desenhos podem representar, respectivamente, moléculas de
A) oxigênio, água e metano.
B) cloreto de hidrogênio, amônia e água.
C) monóxido de carbono, dióxido de carbono e ozônio.
D) cloreto de hidrogênio, dióxido de carbono e amônia.
E) monóxido de carbono, oxigênio e ozônio.
Alternativa correta: D.
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