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9.º ano · Ciências Físico-Químicas
Ligação química · Tipos de ligação química

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.

Molécula de hidrogénio: dois átomos de hidrogénio partilham um par de eletrões e cada um fica com a camada completa. H H Par de eletrões partilhado (1 ligação simples)

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.

Representação com pontos dos eletrões de valência em H₂, O₂, H₂O, CO₂ e CH₄. H₂ H:H O₂ O::O H₂O H:O:H CO₂ O::C::O CH₄ CH₄: ver traços abaixo Cada par de pontos entre átomos = 1 par partilhado Representação da molécula de água e da molécula de metano com traços para as ligações covalentes. H – O – H Água, H₂O 2 ligações simples no O Metano, CH₄ C H H H H 4 ligações simples no C
Pratica★★☆Por começar
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.

  1. a) Explica, com as tuas palavras, o que é uma ligação covalente e em que se distingue da formação de iões.
  2. 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.
  3. c) Na molécula de água, $\text{H}_2\text{O}$, indica quantas ligações covalentes existem e entre que átomos se estabelecem.
  4. d) Faz o mesmo raciocínio para a molécula de metano, $\text{CH}_4$: quantas ligações covalentes estabelece o átomo de carbono?
Resolver

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.

Ligação simples, dupla e tripla representadas por um, dois e três traços entre dois átomos. H – H simples (1 par) O = O dupla (2 pares) N ≡ N tripla (3 pares)

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».

Pratica★★☆Por começar
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.

pontos — eletrões de valência (uma cor por átomo) átomo de oxigénio átomo de oxigénio
  1. a) Quantos eletrões estão a ser partilhados entre os dois átomos?
  2. b) A ligação entre os dois átomos de oxigénio é simples, dupla ou tripla? Justifica a resposta.
  3. 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.
  4. d) Escreve a fórmula química da molécula representada.
Resolver

Em resumo

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