Ligação covalente

Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Química
Ensino Médio, 1º Ano
Ligação covalente

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Por que cada tipo de
agrupamento apresenta
propriedades
características??
O que mantém os
átomos unidos???
Por que persistem
os agrupamentos
de átomos???
O que acontece
quando dois átomos se
ligam???
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente

Observe as imagens
Ligação covalente
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Estrutura
3D
do
Sal
(NaCl)
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H.
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Ligação covalente
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Quais as diferenças
entre essas
substâncias???
O que difere açúcar
de sal???
Ligação covalente

Sabemos que...
• alto ponto de fusão;
• alta solubilidade em água;
• alta condutividade elétrica.
• baixo ponto de fusão;
• alta solubilidade em água;
• não conduz corrente elétrica.
Ligação covalente
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ArnoldReinhold
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A ligação iônica ou eletrovalente ocorre
por meio da transferência de elétrons de
um átomo para outro.
Na ligação covalente ou molecular, os
átomos se mantêm fortemente unidos pela
relação de equilíbrio entre as cargas.
Composto iônico Composto molecular
E tem mais...
Ligação covalente
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Estrutura
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do
Sal
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Molécula
de
Dextrose
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Na natureza, observa-se que as substâncias se formam porque os átomos
tendem a um estado energético mais estável, de menor energia.
Quando dois átomos
estão afastados,
praticamente não existe
uma interação entre eles.
A atração eletrostática...
À medida que se aproximam, passam a atuar forças de atração entre o
núcleo de cada um dos átomos e os elétrons do outro.
Ligação covalente
A B

Continuando...
Ao mesmo tempo, atuam forças de repulsão entre os
núcleos e também entre os elétrons dos dois átomos.
A predominância das forças de atração faz com que os átomos se aproximem
cada vez mais, diminuindo a energia do sistema, até alcançarem uma
distância tal que a energia é mínima.
Ligação covalente

Porém, quando outro átomo se
aproxima, estes elétrons passam a sofrer
a influência de outro núcleo e de outros
elétrons.
Em um átomo isolado, os elétrons se encontram sob a influência de apenas
um núcleo e dos outros elétrons do próprio átomo.
Esclarecendo...
Ligação covalente
Imagem: SEE-PE

A interação pode produzir atração entre os átomos e, com isso, um novo
arranjo eletrônico energeticamente mais favorável é produzido.
Sendo assim...
Quase todos os átomos
possuem a capacidade de se
combinar para formar
espécies mais complexas.
Ligação covalente
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A ligação química então acontece...
Quando ocorre o equilíbrio entre as forças de atração e repulsão e os elétrons
de cada um dos átomos são atraídos igualmente pelos dois núcleos.
Quando ocorre O que ocorre
Formação da ligação química. Energia do sistema diminui.
Ruptura de uma ligação
química.
Deve-se fornecer energia ao sistema.
Reações químicas. Rearranjo de átomos quando algumas
ligações são formadas e outras quebradas.
Ligação covalente

Mas, falando em ligação covalente...
Dois átomos iguais se unem para compartilhar seus elétrons de valência
porque a matéria formada apresenta geralmente maior potencial de ionização
e menor afinidade eletrônica, ou seja, torna-se mais estável em relação à
tendência de os elétrons escaparem do sistema.
Valência???
Potencial de
ionização???
Afinidade eletrônica???
Ligação covalente

Valência...
Capacidade que um átomo tem de perder, ganhar ou compartilhar elétrons.
Essa capacidade é medida pelo número de elétrons que foram ganhos ou
perdidos ou compartilhados.
Estabilidade
Regra do Octeto
Ligação covalente
He F

A camada de valência é a última camada de distribuição
eletrônica.
E não esqueça...
Ligação covalente
Imagem:
Camada
de
valência
do
Níquel
/
Greg
Robson
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Para obter estabilidade, os átomos doam, recebem ou compartilham
elétrons. Com isso, passam a apresentar configuração eletrônica
semelhante à dos gases nobres.
Sobre a regra do octeto...
Cuidado com as
exceções à regra do
octeto.
Os gases nobres possuem 8 elétrons em
sua camada de valência. A única exceção
é o Hélio, que possui 2 elétrons na camada
de valência. Todos são estáveis, não
necessitando realizar ligações químicas
para adquirir estabilidade.
Ligação covalente

1. moléculas com número ímpar de elétrons:
2. moléculas nas quais um átomo tem menos de um octeto, ou seja,
moléculas deficientes em elétrons (relativamente raro): o exemplo mais
típico é o BF3.
Existem três classes de exceções à regra do octeto…
N O N O
3. moléculas nas quais um átomo tem mais do que um octeto, ou seja,
moléculas com expansão de octeto. Os átomos do 3º período em diante
podem acomodar mais de um octeto.
Ligação covalente
Imagem:
Magnus
Manske
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US
Department
of
Health
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Human
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United
States
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E o que dizer do potencial de ionização e da afinidade eletrônica?
É a energia requerida para retirar um elétron do átomo (PI). A afinidade
eletrônica é a energia liberada quando um átomo recebe um elétron (AE).
Ligação covalente
Afinidade Eletrônica Energia de ionização

E não podemos esquecer a polaridade das ligações...
Olhando para uma molécula de
oxigênio vemos que ela tem os
dois átomos iguais.
Nesse caso, dizemos que elas têm
a mesma eletronegatividade, que
pode ser definida como a
intensidade com que um átomo
ligado atrai elétrons da ligação
química.
Quando os átomos possuem a mesma eletronegatividade, a ligação é chamada
de ligação covalente apolar.
Ligação covalente
Uma molécule de oxigênio O2

E quando dois átomos com polaridades diferentes se ligam???
Nesse caso, a nuvem eletrônica não estará uniformemente distribuída; ela
estará mais densa junto ao átomo mais eletronegativo. Essa ligação passa a
ser chamada ligação covalente polar.
Quanto maior for a diferença de
eletronegatividade entre os átomos,
maior será a polaridade da ligação
formada.
Ligação covalente
Imagem: Bin im Gartem / Creative Commons

Sobre as interações moleculares...
Interações ou
forças de Van der
Waals
Explicam as temperaturas de fusão
e de ebulição de substâncias
formadas por moléculas apolares.
Forças intermoleculares são as forças que ocorrem entre uma molécula e a
molécula vizinha.
Esta força é produzida pela correlação dos movimentos dos elétrons de um
átomo, com os movimentos dos elétrons de outro átomo tendendo a se
aproximar para atingir a distância de energia mínima. Quanto maior o
número de elétrons de que a molécula dispõe, mais polarizável será e,
portanto, maior será a atração de Van der Waals.
Ligação covalente

“Lagartixa de Van der Walls”
Uma dúvida cruel tem atormentado muitos
cientistas: como, de fato, a lagartixa consegue
caminhar pelas paredes, mesmo no teto? Alguns
sugeriram que suas patas possuíssem
microventosas. Entretanto, todas as tentativas de
se provar a existência de tais ventosas falharam:
as lagartixas possuem tal comportamento
mesmo sob vácuo ou sobre uma superfície
muito lisa e molhada. Em 1960, o alemão Uwe
Hiller sugeriu que um tipo de força atrativa,
entre as moléculas da parede e as moléculas da
pata da lagartixa, fosse a responsável1.
Curiosidade...
Ligação covalente
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Manzurur
Rahman
Khan
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Hiller sugeriu que estas forças fossem as
forças intermoleculares de van der Waals.
Tudo bem que elas mantenham moléculas unidas,
mas... uma lagartixa? Poucos deram crédito à
sugestão de Hiller. Até que, em um exemplar recente
da revista Nature, Autumn escreveu o artigo
“Full, Adhesive force of a single gecko foot-hair "
(Autumn, K.et al., Nature 405, 681-685 (2000),
trazendo evidências de que, de fato, são
forças intermoleculares as responsáveis pela adesão
da pata da lagartixa à parede. Mais precisamente,
entre a superfície e as moléculas dos Setae, pelos
microscópicos que cobrem as patas das lagartixas1.
E continua...
Ligação covalente
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1ab4ddb3bd.jpg

Forças Intermoleculares: dipolo - dipolo...
São características de moléculas polares.
As moléculas de alguns materiais, embora
eletricamente neutras, podem possuir um
dipolo elétrico permanente. Devido a alguma
distorção na distribuição da carga elétrica, um
lado da molécula é ligeiramente mais "positivo"
e o outro é ligeiramente mais "negativo". A
tendência é a de essas moléculas se alinharem
e interagirem umas com as outras, por atração
eletrostática entre os dipolos opostos2.
Ligação covalente
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Shizhao
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Forças Intermoleculares: dipolo - dipolo induzido...
A presença de moléculas que têm
dipolos permanentes pode distorcer
a distribuição de carga elétrica em
outras moléculas vizinhas, mesmo as
que não possuem dipolos (apolares),
através de uma polarização
induzida3.
O momento de dipolo de um átomo
ou molécula apolar num campo
elétrico externo é chamado de
Dipolo Induzido3.
Ligação covalente
Dipolo-dipolo induzido
C3H6O C6H14
Imagem:
SEE-PE

Pontes de hidrogênio...
Ligação hidrogênio: ocorre entre átomos de hidrogênio ligados a elementos como
o oxigênio, flúor ou nitrogênio, com átomos de O, N ou F de outras moléculas.
Esta interação é a mais intensa de todas as forças intermoleculares4.
Ligação covalente
Imagem: Chem540f09grp6 / Domínio Público

“A tensão superficial da água”
Como consequência das fortes interações
intermoleculares, a água apresenta algumas
propriedades especiais. Alguns insetos, por
exemplo, podem andar sobre ela. Uma
lâmina de barbear, se colocada
horizontalmente, também flutua na água.
Isto se deve à tensão superficial da água, uma
propriedade que faz com que o líquido se
comporte como se tivesse uma membrana
elástica em sua superfície. Esse fenômeno
pode ser observado em quase todos os
líquidos e é o responsável pela forma
esférica de gotas ou bolhas do líquido4.
Explicando fenômenos...
Ligação covalente
Imagem: Bandan / Creative Commons Attribution-Share
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A razão é que as moléculas de água
interagem muito mais fortemente com
suas vizinhas do que com as moléculas
do ar, na interface. As moléculas que
estão no interior da gota, por exemplo,
interagem com outras moléculas em
todas as direções; as moléculas da
superfície, por outro lado, interagem
somente com moléculas que estão no
líquido, nas suas laterais ou logo
abaixo. Este desbalanço de forças
intermoleculares faz com que essas
moléculas da superfície sejam atraídas
para o interior do líquido4.
Continuando a explicar fenômenos...
Ligação covalente
Imagem:
Roger
McLassus
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Termos
da
Mesma
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Voltando à ligação covalente, é importante ressaltar...
A ligação covalente geralmente é feita entre os não metais e não
metais, hidrogênio e não metais e hidrogênio com hidrogênio.
A ligação covalente envolve o
compartilhamento de um par
de elétrons entre dois átomos.
E como
representar uma
ligação
covalente???
Ligação covalente
Oxigênio Hidrogênio Carbono Nitrogênio Cloro Fluor
Clorofluorcarbono CFC Metano CH4 Ozônio O3
Oxigênio O2 Óxido nitroso N2O Dióxido de Carbono CO2
Moléculas de ar

Esta notação consiste numa representação esquemática da camada de valência
de cada átomo (representados por pontos ou cruzes).
Símbolo de Lewis...
Ligação covalente
C
H
H
H
H N
H
H
H O
H
H F H
a)
C
H
H
H
H N
H
H
H O
H
H F H
b)

Vamos às características...
Substâncias
moleculares
Existem dois tipos de substâncias formadas por ligações covalentes: as
substâncias moleculares e os sólidos covalentes.
São compostos que só apresentam
ligações covalentes entre seus
átomos, intramoleculares, mas não
entre moléculas, intermolecular.
Sólidos covalentes
Sólido cristalino formado somente
por ligações covalentes. Formam
macromoléculas.
Ligação covalente

Os compostos moleculares e os sólidos covalentes...
Não possuem íons;
possuem moléculas.
São de baixa condução de
corrente elétrica quando
puras.
Apresentam baixas
temperaturas de fusão e de
ebulição (não resistem ao
calor).
Ligação covalente
Imagem: Grafite / Karelj / Domínio Público.

Podem ser sólidos, líquidos
ou gasosos.
Geralmente, são insolúveis em
água. A solubilidade em água
vai depender da polaridade da
molécula.
Os compostos moleculares e os sólidos covalentes...
Quando em solução aquosa, se
houver formação de íons
(ionização), passam a conduzir
corrente elétrica.
Ligação covalente
Imagem: Diamante / Mario Sarto / Creative Commons

Monte esquemas de Lewis e forme moléculas com os
átomos abaixo. Em seguida, utilize bolas de isopor e
palitos e tente representar as moléculas formadas.
a) K(Z = 19) b) Ca (Z = 20) c) C(Z = 6) d) F(Z = 9)
e) S(Z = 16) f ) N (Z = 7) g) O(Z = 8) h) H(Z = 1)
Vamos exercitar???
Ligação covalente

REFERÊNCIAS
Revista Eletrônica do Departamento de Química da Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC
http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/
MACHADO, A. H.; MORTIMER, E. F.; Química. v. 1, Editora Scipione. 2011.
REIS, M.; Química – Meio Ambiente – Cidadania – Tecnologia. v. 1, Editora FTD, 2011
Ligação covalente

Tabela de Imagens
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direito da imagem como está ao lado da foto link do site onde se consegiu a informação Data do
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7a Estrutura 3D do Sal (NaCl) / H. Hoffmeister /
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10 SEE-PE Acervo SEE-PE. 24/08/2012
11a Modelo molecular / Mstroeck / Creative
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11b Modelo 3D de Molécula / Chemitorium /
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15 Camada de valência do Níquel / Greg Robson
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17 Magnus Manske / US Department of Health
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24 Shizhao / Creative Commons Attribution-
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25 SEE-PE Acervo SEE-PE. 24/08/2012
26 Chem540f09grp6 / Domínio Público http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Revisited_
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33 Diamante / Mario Sarto / Creative Commons
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