Ligações covalentes e propriedades dos compostos covalentes

A ligação covalente é um dos tipos fundamentais de ligação química que permite a formação de compostos químicos. Compreender as ligações covalentes ajuda a explicar porque as substâncias têm propriedades específicas, tais como ponto de fusão, ponto de ebulição, condutividade elétrica e solubilidade. Este guia detalhado sobre ligações covalentes explorará esses conceitos usando linguagem simples, apoiado por exemplos e diagramas visuais.

Compreendendo as ligações covalentes

A ligação covalente é uma ligação química que envolve o compartilhamento de pares de elétrons entre átomos. Esses pares compartilhados de elétrons permitem que cada átomo tenha uma camada externa completa, geralmente associada ao arranjo estável de elétrons dos gases nobres. A ligação covalente geralmente ocorre entre átomos não metálicos que têm eletronegatividades semelhantes.

Uma característica essencial das ligações covalentes é que elas envolvem a troca de elétrons. Isso é diferente das ligações iônicas, onde os elétrons são transferidos de um átomo para outro.

Formação de ligações covalentes

Quando dois átomos não metálicos se aproximam, seus elétrons externos começam a interagir. Se a atração for forte o suficiente, os átomos compartilharão um ou mais pares de elétrons. Os elétrons compartilhados ajudam a completar a camada externa de cada átomo, tornando a molécula estável.

Exemplo: Formação de uma molécula de Hidrogênio (H 2 ) Cada átomo de hidrogênio tem 1 elétron. Compartilhando seus elétrons, eles formam uma molécula de hidrogênio. H• + •H → H:H ou H 2

Em uma molécula de hidrogênio, cada átomo de hidrogênio compartilha um elétron, resultando na formação de uma única ligação covalente, representada por uma linha entre os dois átomos (H—H).

Tipos de ligações covalentes

As ligações covalentes podem ser classificadas com base no número de pares de elétrons compartilhados:

• Ligação covalente simples: Envolve um par de elétrons compartilhados. Exemplo: H ₂ , Cl ₂.
• Ligação covalente dupla: Envolve dois pares de elétrons compartilhados. Exemplo: O ₂ , CO ₂.
• Ligação covalente tripla: Envolve três pares de elétrons compartilhados. Exemplo: N ₂.

Ligação covalente simples

Em moléculas como _Cl2, cada átomo de cloro forma uma ligação covalente simples ao compartilhar um elétron. Isso resulta em uma molécula diatômica:

Exemplo: Cl 2 Cl• + •Cl → Cl:Cl ou Cl 2

Ligação covalente dupla

Em uma ligação covalente dupla, dois pares de elétrons são compartilhados entre os átomos. Por exemplo, em uma molécula de oxigênio (O ₂), dois átomos de oxigênio compartilham dois pares de elétrons. Isso é representado por uma linha dupla entre os átomos:

Exemplo: O 2 O::O ou O=O

Ligação covalente tripla

Uma ligação covalente tripla envolve três pares de elétrons. No gás nitrogênio (N ₂), os átomos de nitrogênio compartilham três pares de elétrons, formando uma ligação tripla muito forte:

Exemplo: N 2 N:::N ou N≡N

Propriedades dos compostos covalentes

Os compostos covalentes apresentam propriedades específicas que os distinguem dos compostos iônicos. Estas propriedades são afetadas pela natureza das ligações covalentes e incluem ponto de fusão, ponto de ebulição, condutividade elétrica e solubilidade.

Baixo ponto de fusão e ebulição

Os compostos covalentes geralmente têm pontos de fusão e ebulição mais baixos do que os compostos iônicos. Isso ocorre porque as ligações covalentes mantêm as moléculas individuais unidas, mas as forças entre essas moléculas (forças intermoleculares) são mais fracas do que as forças na rede cristalina de um composto iônico.

Por exemplo, o ponto de ebulição da água (H ₂ O) é de 100°C, enquanto o ponto de ebulição do cloreto de sódio (NaCl) é muito mais alto, a 1413°C.

Condutividade elétrica

Os compostos covalentes geralmente não conduzem eletricidade quando dissolvidos em água, ao contrário dos compostos iônicos. Isso ocorre porque os compostos covalentes não contêm íons livres ou partículas carregadas que podem transportar uma corrente elétrica.

Solubilidade

Os compostos covalentes são frequentemente menos solúveis em água do que os compostos iônicos. Isso ocorre porque eles não costumam formar íons em solução. No entanto, alguns compostos covalentes podem ser solúveis em solventes orgânicos como o etanol. Por exemplo, o açúcar (um composto covalente) dissolve-se facilmente na água, mas não em benzeno.

Exemplos de compostos covalentes

Existem muitos compostos covalentes, cada um dos quais possui características e usos diferentes:

• Água ( _H2O ): Um composto vital para a vida, importante para muitos processos biológicos e químicos.
• Dióxido de carbono ( _CO2 ): Gás vital para a fotossíntese nas plantas e um importante gás de efeito estufa.
• Metano ( _CH4 ): Um hidrocarboneto simples e um componente importante do gás natural. É um combustível e fonte de energia.

Ligações covalentes polares e apolares

As ligações covalentes podem ser classificadas como polares ou apolares, dependendo das eletronegatividades dos átomos envolvidos. A eletronegatividade é uma medida da capacidade de um átomo de atrair e reter elétrons.

Ligação covalente apolar

Em ligações covalentes apolares, os elétrons são compartilhados igualmente entre os dois átomos, pois suas eletronegatividades são iguais. Um exemplo disso é a ligação na molécula de hidrogênio (H ₂ ).

Ligação covalente polar

Ligações covalentes polares formam-se quando há uma diferença significativa de eletronegatividade entre dois átomos. Isso leva a um compartilhamento desigual de elétrons. Um exemplo disso é a ligação na molécula de água (H ₂ O), onde o átomo de oxigênio é mais eletronegativo do que os átomos de hidrogênio. Isso resulta em um momento de dipolo, onde a extremidade do oxigênio é ligeiramente negativa e a extremidade dos hidrogênios é ligeiramente positiva.

Exemplo: H 2 O Hδ+-Oδ--Hδ+

Essa polaridade confere à água propriedades únicas, como um alto ponto de ebulição e tensão superficial.

Forma molecular e teoria VSEPR

A forma das moléculas é determinada pelo arranjo dos átomos no espaço tridimensional. A teoria da repulsão dos pares de elétrons da camada de valência (VSEPR) ajuda a prever as formas moleculares com base na repulsão entre os pares de elétrons na camada de valência do átomo central.

Geometria molecular básica

• Linear: As ligações são dispostas em linha reta. Exemplo: CO ₂
• Angular: As ligações são dispostas em forma angular ou curva. Exemplo: H ₂ O
• Trigonal planar: As ligações são dispostas em um triângulo plano. Exemplo: BH ₃
• Tetraédrica: As ligações são dispostas em um tetraedro. Exemplo: CH ₄

Exemplo: metano ( _CH4 )

A geometria molecular do metano é tetraédrica, onde o átomo de carbono está no centro e os átomos de hidrogênio estão nos vértices do tetraedro.

Esse arranjo geométrico ajuda a minimizar a repulsão eletrônica e alcançar uma configuração estável.

Conclusão

A ligação covalente é um conceito fundamental em química, importante para entender como as moléculas se formam e interagem. Compartilhando elétrons, os átomos alcançam estabilidade. Compostos covalentes apresentam propriedades únicas, como baixos pontos de fusão e ebulição, ausência de condutividade elétrica em solução aquosa e diferentes solubilidades. Além disso, a teoria VSEPR fornece um guia para prever formas moleculares, que são importantes para as propriedades químicas e físicas das substâncias.

Compreender esses conceitos fornece o conhecimento básico necessário para explorar tópicos avançados em química e oferece insights sobre a estrutura e comportamento das substâncias moleculares no mundo ao nosso redor.

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