A ligação covalente

Vimos que a ligação iônica pode ser entendida como uma transferência de elétrons de um átomo para outro.Vamos agora analisar a molécula do gás hidrogênio,um conjunto de dois átomos representado pela fórmula H2.Um átomo de hidrogênio isolado tem configuração:

1H: 1s1 (1 próton,1elétron)

Para adquirir a configuração do gás nobre hélio,cada átomo de hidrogênio precisa receber 1 elétron.Contudo,a molécula do gás hidrogênio apresenta dois átomos desse elemento.Como explicar,então,um ligação química na qual ambos os átomos precisam receber elétrons? A primeira teoria consistente elaborada para responder a essa questão foi apresentada pelo químico norte-americano Gilbert Lewis em 1916.Lewis apoiava-se nos seguintes conceitos:

Cada átomo cederá um elétron para a formação de um par eletrônico;

O par eletrônico pertencerá a ambos os átomos da ligação,ou seja,o par será compartilhado pelos dois átomos.

Esse tipo de união foi chamado de ligação covalente.

Átomo isolado

(1 elétron de valência)

Átomo isolado

(1 elétron de valência)

Par eletrônico Átomos ligados

(2 elétrons de valência)

Modelo da ligação covalente entre átomos de hidrogênio.

O par eletrônico pode ser representado de duas maneiras:pelas fórmula eletrônica,ou fórmula de Lewis,e pela fórmula estrutural.Observe:

CARACTERÍSTICAS GERAIS DA LIGAÇÃO COVALENTE

Somente participarão de uma ligação covalente os elétrons de valência,isto é,os elétrons do último nível de energia de cada átomo.

Além disso,a ligação covalente tende a ocorrer entre átomos que têm dificuldade para perder elétrons.Portanto,todos os componentes formados por não-metais ,semimetais e hidrogênio apresentarão ligações covalentes.

A FÓRMULA ELETRÔNICA

Na montagem de uma fórmula eletrônica,ou fórmula de Lewis,devemos colocar os símbolos dos elementos químicos participantes representando os elétrons de valência

Fórmula eletrônica ou de Lewis

H H

Par eletrônico

Fórmula estrutural

H H

Na tabela periódica,os elementos

que apresentarão ligações

covalentes,quando ligados entre

si.

O hidrogênio possui um único elétron e isso faz com que ele tenha um comportamento especial.Apesar de ser habitualmente colocado no grupo 1,o hidrogênio é não metal e no apresenta tendência de perder elétrons.Ao contrário,ele precisa receber um elétron,adquirindo assim configuração semelhante às do gás hélio.Em outras palavras,o hidrogênio tem comportamento mais próximo ao de um halogênio (grupo 17).

A POSIÇÃO DO HIDROGÊNIO NA TABELA PERIÓDICA

com pontos.Veja na tabela abaixo alguns exemplos de elementos químicos e sua representação na fórmula eletrônica.

Grupo Número de elétrons de valência

Representação na fórmula eletrônica

Pela regra do acteto

Tende a compartilhar

Hidrogênio (H)

1 1 Recebe 1 elétron

1 par eletrônico

Carbono (C)

14 4 Recebe 4 elétrons

4 par eletrônico

Nitrogênio (N)

15 5 Recebe 3 elétrons

3 par eletrônico

Oxigênio (O)

16 6 Recebe 2 elétrons

2 par eletrônico

Flúor (F)

17 7 Recebe 1 elétron

1 par eletrônico

ALGUNS EXEMPLOS DE MOLÉCULAS E SUAS LIGAÇÕES COVALE NTES

A água H2O

H: 1s1 (1 elétron de valência) precisa receber 1 elétron;então,compartilhará 1 par eletrônico.

8 O:1s2 2s2 2p4 (6 elétrons de valência) precisa receber 2 elétrons,portanto,compartilhará 2 pares eletrônicos.

Veja como ficará a fórmula eletrônica:

Representando cada par eletrônico por um traço,obtém-se a fórmula estrutural:

H O H

Quando dois átomos estiverem unidos por um único par eletrônico,ocorre uma ligação covalente simples,ou,apenas,ligação simples.

Esses pares eletrônicos pertencem a ambos os átomos de cada ligação:na última camada

o oxigênio terá 8 elétrons e cada hidrogênio ficará com 2 elétrons.

Do ponto de vistas das ligações químicas,a molécula deve ser entendida como um grupo de átomos unidos por ligações covalentes.

Portanto,substâncias moleculares são aquelas constituídas por moléculas,ou seja,são substâncias nas quis os átomos se unem por ligações covalentes.

O CONCEITO DE MOLÉCULA

O gás carbônico:CO2

6C: 1s2 2s2 2p2 (4 elétrons de valência) precisa receber 4 elétrons , então , compartilhará 4 pares eletrônicos.

8 O: 1s2 2s2 2p4 compartilhará dois pares eletrônicos.

Observe as fórmulas eletrônicas e estrutural:

O C O

Note que há dois pares eletrônicos entre um átomo de carbono e um átomo de oxigênio,o que recebe o nome de ligação dupla.

O gás nitrogênio:N2

7N: 1s2 2s2 2p3 (5elétrons de valência) precisa receber 3 elétrons,então, compartilhará 3 pares eletrônicos.

N N

Note que entre os átomos de nitrogênio haverá formação de três pares eletrônicos,o que caracteriza uma ligação tripla.

Em síntese,sendo X o símbolo de um elemento genérico,teremos:

X X 1 par eletrônico Ligação simples X X 2 pares eletrônicos Ligação dupla X X 3 pares eletrônicos Ligação tripla

Cada átomo ficará com 8 elétrons na última camada.

SUBSTÂNCIAS IÕNICAS E MOLECULARES

Dadas as diferenças de ligações,substâncias iônicas e moleculares apresentam diferentes características físicas.Veja na tabela:

Substância iônica Substância molecular

Ligação química principal

Transferência de elétrons. Atração entre íons (ligação iônica).

Compartilhamento de pares eletrônicos (ligação covalente).

Estado físico (CNPT) Sólidas Gasoso (O2,N2) Líquido (óleos) sólido (parafina)

Temperatura de fusão Alta NaCl (807 ºC)

Baixa H2O (0 ºC)

Temperatura de ebulição Alta (1465 ºC) Baixa (100 ºC)

Condutividade elétrica Conduz no estado fundido. Não conduz.

APLIQUE SEU CONHECIMENTO

45. Consulte os valores dos números atômicos dos elementos abaixo na tabela periódica e construa a fórmula eletrônica das moléculas:

a) HF

b) H2S

Por que escrevemos H2O e não OH2?Por um motivo simples: a IUPAC recomenda que,numa fórmula,o elemento menos eletronegativo seja sempre representado a esquerda.Assim,como o hidrogênio é menos eletronegativo que o oxigênio,a fórmula correta H2O,e não OH2.

Há,contudo,exceções consagradas pelo uso.A fórmula correta de amônia deveria ser H3N,mas é costume representar essa substância por NH3.O mesmo se aplica para compostos de carbono e hidrogênio,como por exemplo o metano,que costuma ser representado por CH4,quando o correto seria H4C.

A FÓRMULA QUÍMICA

c) PH3

d) CH4

46. Alotropia é o fenômeno no qual o mesmo elemento químico constitui substâncias simples diferentes,denominadas formas alotrópicas desse elemento.Veja alguns exemplos na tabela:

Elemento químico Fórmulas alotrópicas

Oxigênio O2,O3

Enxofre S8 (rômbico) S8 (monoclínico)

Carbono Grafite,diamante e fulereno

Fósforo Fósforo vermelho (... P P P ...) fósforo branco (P4)

As fórmulas alotrópicas de um mesmo elemento possuem propriedades físicas e químicas diferentes.

a) Construa uma possível fórmula eletrônica para a molécula O2.

b) Represente a fórmula estrutural da molécula S8,sabendo que é um anel contendo 8 átomos.

47. A figura mostra uma das moléculas do fulereno,obtida pela primeira vez em 1985.

No fulereno,os átomos de carbono unem-se por ligações iônicas ou covalentes?

Justifique sua resposta.

48. (PUC-MG) O elemento flúor forma compostos com hidrogênio,carbono,potássio e magnésio respectivamente.Os compostos covalentes acorrem com:

a) H e Mg

b) H e K

c) C e Mg

d) H e C

e) K e Mg

49. (FEEQ-CE) O selênio e o enxofre pertencem à família VIA da tabela periódica.Sendo assim,o seleneto e o sulfeto de hidrogênio são representados,respectivamente,pelas fórmulas:

a) HSe e HS

b) H2Se e HS

c) HSe e H2S

d) H2Se e H2S

e) H3Se e H3S

50. (UE-RJ) Observe a estrutura genérica representada abaixo:

H O X O H

Para que o composto esteja corretamente representado,de acordo com as ligações química indicadas n estrutura,X deverá ser substituído pelo seguinte elemento:

a) fósforo

b) enxofre

c) carbono

d) nitrogênio

O

51. (PUC-RJ) As fórmulas de alguns ametais e semimetais estão apresentadas a seguir: AIH3,SiH4,PH3,GaH3,AsH3,InH3,SnH4,SbH3.Com base nesses dados e com o auxilio da tabela periódica,pode-se dizer que a fórmula correta para o hidreto de germânio será:

a) GeH

b) GeH3

c) GeH5

d) GeH2

e) GeH4

52. (U.F.SÃO CARLOS-SP) Apresentam somente ligações covalentes:

a) NaCl e H2SO4

b) Mn2O3 e MgH2

c) HCl e Cl2O3

d) KNO3 e LiF

e) LiOH e Csl

REFORCE SEU CONHECIMENTO

53. A ligação metal e não-metal tende a ser , enquanto átomos de não-metal sempre se unem por ligação .

Assinale alternativa que completa corretamente o texto acima:

a) Iônica covalente

b) Iônica iônica

c) Covalente iônica

d) Covalente covalente

e) Metálica iônica

54. Consulte um tabela periódica e construa a fórmula eletrônica de:

a) NH3;

b) CS2;

c) HF;

d) CCl4;

e) CHCl3;

f) PCl3;

55. (U.E.LONDRINA-PR) A melhor representação para a fórmula estrutural da molécula de dióxido de carbono é:

a) CO2

b) C O O

c) O C O

d) O C O

e) O C O

56. (FUVEST-SP) Considere o elemento cloro formando compostos com,respectivamente,hidrogênio,carbono,sódio e cálcio.

a) Com quais desses elementos o cloro forma compostos covalentes ?

b) Qual a fórmula eletrônica de um dos compostos covalentes formados?

57. (PUC-SP) Em 1916,G.N Lewis publicou o primeiro artigo propondo que átomos podem se ligar compartilhando elétrons.Esse compartilhamento de elétrons é chamado,hoje,de ligação covalente.De modo geral,podemos classificar as ligações entre átomos em três tipos genéricos:ligação iônica,ligação metálica e ligação covalente.

Assinale a alternativa que apresenta substância que contêm apenas ligações covalentes.

a)H2O,C (diamante),Ag e LiH

b) O2,NaCl,NH3 e H2O

c) CO2,SO2,H2O e Na2O

d) C (diamante), Cl2,NH3 e CO2

e) C (diamante), O-, Ag e KCl

58. (UNICAMP-SP) Observe as Seguintes fórmulas eletrônicas (fórmulas de Lewis):

Consultando uma tabela periódica,escreva as fórmulas eletrônicas das moléculas formadas pelos seguintes elementos:

a) Fósforo e hidrogênio;

b) Enxofre e hidrogênio

c) Flúor e carbono.

59. (FATEC-SP) À temperatura ambiente,a ligação química e o estado físico de um composto binário constituído por elementos pertencentes a famílias extremas (por exemplo,2 e 6ª) da tabela periódica são,respectivamente:

a) iônica,sólido

b) metálica,sólido

c) covalente,sólido

d) covalente,líquido

e) covalente,gasoso