A ligação covalente
A Matilde enche um copo de água da torneira. Cada gota é feita de moléculas de $\text{H}_2\text{O}$: dois átomos de hidrogénio e um de oxigénio, todos sem carga elétrica. Se não há iões, o que os mantém unidos? É isso que vais descobrir nesta página.
Partilhar em vez de transferir
Na ligação iónica, um átomo cede eletrões e outro recebe-os, formando iões. Mas isso só funciona bem quando um dos átomos «quer» perder eletrões e o outro «quer» ganhá-los.
E se os dois átomos precisarem de ganhar eletrões? Nenhum deles os cede. A solução é partilhá-los: cada átomo fica com os eletrões partilhados «à sua volta» e consegue completar a última camada.
Um átomo fica estável quando a última camada está completa: 2 eletrões, no caso do hidrogénio (como o hélio), ou 8 eletrões, na maioria dos outros (regra do octeto).
Vejamos a molécula de hidrogénio, $\text{H}_2$. Cada átomo de H tem 1 eletrão e precisa de mais 1. Ao partilharem o seu eletrão, formam um par partilhado e ambos ficam com 2 eletrões à volta.
Quantas ligações forma cada átomo?
O número de ligações covalentes que um átomo forma, em geral, é igual ao número de eletrões que lhe faltam para completar a última camada.
| Átomo | Eletrões de valência | Faltam | Ligações |
|---|---|---|---|
| H | 1 | 1 (para 2) | 1 |
| O | 6 | 2 (para 8) | 2 |
| N | 5 | 3 (para 8) | 3 |
| C | 4 | 4 (para 8) | 4 |
| Cl | 7 | 1 (para 8) | 1 |
Os pares de eletrões de valência que não são partilhados chamam-se pares não ligantes. Na água, o oxigénio tem dois.
Podes representar os eletrões de valência com pontos (estilo Lewis simples): cada ponto é um eletrão e cada par de pontos entre dois átomos é um par partilhado.
O hidrogénio (H) tem 1 eletrão e a sua única camada fica completa com 2 eletrões, como a do hélio; o oxigénio (O) tem 6 eletrões de valência e precisa de mais 2 para…
O hidrogénio (H) tem 1 eletrão e a sua única camada fica completa com 2 eletrões, como a do hélio; o oxigénio (O) tem 6 eletrões de valência e precisa de mais 2 para completar a última camada; o carbono (C) tem 4 eletrões de valência e precisa de mais 4.
- a) Explica, com as tuas palavras, o que é uma ligação covalente e em que se distingue da formação de iões.
- b) Determina quantas ligações covalentes forma, em geral, um átomo de hidrogénio, um átomo de oxigénio e um átomo de carbono, justificando a partir das necessidades de cada um.
- c) Na molécula de água, $\text{H}_2\text{O}$, indica quantas ligações covalentes existem e entre que átomos se estabelecem.
- d) Faz o mesmo raciocínio para a molécula de metano, $\text{CH}_4$: quantas ligações covalentes estabelece o átomo de carbono?
Ligações simples, duplas e triplas
Há átomos que partilham mais do que um par entre os mesmos dois átomos.
-
Ligação simples: 1 par partilhado (2 eletrões). Representa-se por um traço: H–H.
-
Ligação dupla: 2 pares partilhados (4 eletrões): O=O.
-
Ligação tripla: 3 pares partilhados (6 eletrões): N≡N.
Substâncias moleculares
Quando os átomos se ligam por ligações covalentes formam-se moléculas: grupos pequenos e bem definidos de átomos. As substâncias formadas por moléculas chamam-se substâncias moleculares. A fórmula química indica quantos átomos de cada elemento há numa molécula.
| Substância | Fórmula | Átomos na molécula | Ligações |
|---|---|---|---|
| Hidrogénio | $\text{H}_2$ | 2 H | 1 simples |
| Oxigénio | $\text{O}_2$ | 2 O | 1 dupla |
| Água | $\text{H}_2\text{O}$ | 2 H e 1 O | 2 simples |
| Dióxido de carbono | $\text{CO}_2$ | 1 C e 2 O | 2 duplas |
| Metano | $\text{CH}_4$ | 1 C e 4 H | 4 simples |
Em geral, as substâncias moleculares têm temperaturas de fusão e de ebulição baixas e muitas são gases ou líquidos à temperatura ambiente. Não têm iões livres, por isso não conduzem a corrente elétrica. Estas propriedades são comparadas com as de outros materiais no apartado «Das ligações às propriedades».
A figura representa, de forma simplificada, os eletrões de valência numa molécula de oxigénio: os pontos de uma cor pertencem a um dos átomos e os da outra cor ao outro…
A figura representa, de forma simplificada, os eletrões de valência numa molécula de oxigénio: os pontos de uma cor pertencem a um dos átomos e os da outra cor ao outro átomo.
- a) Quantos eletrões estão a ser partilhados entre os dois átomos?
- b) A ligação entre os dois átomos de oxigénio é simples, dupla ou tripla? Justifica a resposta.
- c) Contando os eletrões partilhados e os não partilhados à volta de cada átomo, com quantos eletrões de valência fica cada átomo de oxigénio na molécula? Compara com os 6 eletrões de valência do átomo isolado.
- d) Escreve a fórmula química da molécula representada.