LIGAÇÕES COVALENTES 1.DEFINIÇÃO Em relação aos elementos que constituem a classe dos ametais e ao hidrogênio existe uma importante característica em comum: a alta eletronegativida - tendência de atrair elétrons. Dois átomos que possuem alta eletronegatividade podem estabelecer ligação química por meio do compartilhamento de seus elétrons desemparelhados mais externos (da camada de valência). Esse compartilhamento de elétrons desemparelhados exige a formação a orbital molecular e, portanto, só pode ser feito aos pares (2 elétrons compartilhados de cada vez), já que em um orbital podem existir no máximo 2 elétrons.
O compartilhamento de pares de elétrons, formados por 1 elétron de cada átomo, é o que caracteriza a chamada ligação covalente comum Nesse ponto, é importante recordar: orbital atômico é a região do átomo onde a probabilidade de encontrar um elétron é máxima. Assim, orbital molecular é a região do espaço onde a probabilidade de encontrar um par de elétrons compartilhados entre dois átomos é máxima. Um orbital (seja ele atômico seja molecular) pode conter no máximo 2 elétrons desde que possuam spins opostos: paralelo e antiparalelo. A ligação covalente comum pode ocorrer: 9 entre átomos de hidrogênio; 9 entre hidrogênio e ametal; 9 entre ametais; e pode formar moléculas ou macromoléculas.
Moléculas são estruturas de massa molar conhecida formadas por um número relativamente pequeno e determinado de átomos (de mesmo elemento ou não) ligados entre si pelo compartilhamento de elétrons de valência. Macromoléculas são estruturas de massa molar muito elevada (embora não conhecida com precisão) formadas por um número muito grande e indeterminado de átomos (de mesmo elemento ou não) ligados entre si pelo compartilhamento de elétrons de valência. ~
Devido a sua grande diversidade, os compostos moleculares podem apresentar, a temperatura ambiente nos três estados físicos: sólido líquido e gasoso. Em geral apresentam PF e PE baixos em relação aos compostos iônicos. H2O CO2 C12H22O11 açúcar comum água gás carbônico (sólido) (líquido) (gás) Alguns deles queimam na presença do oxigênio(O2 )do ar atmoférico, isto é são combustíveis: H2 (gás hidrogênio) C2H5OH (álcool comum) 2.LIGAÇÃO COVALENTE E ENERGIA A ligação covalente ocorre porque o compartilhamento de elétrons é feito com liberação de energia e aumento de estabilidade dos átomos de cada elemento. Verifica-se experimentalmente que para separar átomos ligados que formam uma substância é necessário fornecer energia. Essa energia tem o mesmo valor - em módulo - que a energia liberada quando os átomos estabeleceram a ligação.
Por exemplo, para separar os átomos ligados de um composto genérico AB(g)
é
preciso fornecer uma
quantidade de energia denominada energia de ligação: AB(g) + energia de ligação Î A(g) + B(g) Essa energia de ligação é igual à que foi liberada pelos átomos A(g) e B(g) quando estabeleceram a ligação química formando o composto AB(g) Considere, por exemplo, a formação da molécula de gás hidrogênio, H2(g). O átomo de hidrogênio comum contém um próton no núcleo e um elétron na eletrosfera. Entre os dois átomos de hidrogênio que ocupam um mesmo espaço se estabelece continuamente forças de atração e repulsão de origem elétrica que geram energia potencial. • Atração do núcleo (próton) de um átomo de hidrogênio pelo elétron do outro átomo • Repulsão entre os elétrons e os núcleos (prótons) de cada átomo
Quando os átomos de hidrogênio estão relativamente afastados, as forças de repulsão são desprezíveis, predominando as forças de atração. À medida que os dois átomos de hidrogênio se aproximam, as forças de atração vão aumentando e a energia potencial entre os átomos, diminuindo. Quando os núcleos dos átomos ficam a uma distância de 0,074 nm (1 nm = 10-9 m), as forças de atração e repulsão se compensam e o sistema adquire . energia potencial mínima de - 458 KJ/mol. Se os átomos forem forçados a se aproximar a uma distância menor que 0,074 nm, as forças de repulsão começam a prevalecer e a energia potencial entre os átomos aumenta. Assim, a ligação cova lente torna-se efetiva (e estável) quando a distância entre os dois átomos é tal que as forças de atração existentes são totalmente compensadas pelas forças de repulsão. Esse fenômeno pode ser descrito por meio de um gráfico, acompanhe: Quando a distância de 0,074 nm, ambos os núcleos igualmente ambos os elétrons. Essa atração que faz com que os átomos de hidrogênio permaneçam juntos é chamada ligação covalente. Para que a ligação covalente entre os átomos de entre os átomos seja efetiva, é necessário que os átomos possuam elétrons de spins opostos (um átomo de deve ter elétron com spin paralelo e outro deve ter elétron com spin antiparalelo). Sendo assim pode-se concluir:
A ligação covalente possui características magnéticas, pois os elétrons de spins opostos se atraem magneticamente. 3. FORMULAS QUÍMICAS
A representação do número e dos tipos de átomos que formam uma molécula é feita através de uma fórmula química, existindo diferentes tipos de fórmulas: a molecuIar, a eletrônica e a estrutural plana. •
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Molecular: é a representação mais simples e indica apenas quantos átomos de cada elemento químico formam a molécula. H2O (água) CO2( gás carbônico) Eletrônica: também conhecida como fórmula de Lewis, esse tipo de fórmula mostra, além dos elementos e do número de átomos envolvidos, os elétrons da camada da valência de cada átomo e a formação dos pares eletrônicos.
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Estrutural plana: também conhecida como fórmula estrutural de Couper, ela mostra as ligações entre os elementos, sendo que cada par de elétrons compartilhado entre dois átomos ( sendo 1 elétrons de cada átomo) é representado por um traço.
3.LIGAÇÕES E TABELA
4.FÓRMULAS DE MOLÉCULAS SIMPLES:
5. LIGAÇÃO COVALENTE DATIVA OU COORDENADA • Características Essa ligação é semelhante a covalente comum, e ocorre entre um átomo que já atingiu a estabilidade eletrônica e outro ou outros que necessitem de dois elétrons para completar sua camada de valência. A ligação dativa pode ser indicada por uma seta( Î) ou por um traço( - ).
O exemplo clássico dessa ligação é o dióxido de enxofre (SO2 ). Nesse caso, o enxofre estabelece uma dupla ligação com o oxigênio, atingindo a estabilidade eletrônica. A seguir o enxofre compartilha (empresta) um, par de elétrons com outro oxigênio, através de uma ligação dativa ou coordenada.
O cátion H+ , formado por apenas um próton, apresenta sua primeira camada eletrônica vazia e se estabiliza com dois elétrons, que recebe através de uma ligação dativa. Veja o exemplo:
As fórmulas do tipo HxEOy , correspondem a uma série de compostos classificados como ácidos oxigenados. Nessas fórmulas, todos os oxigênios aparecem unidos ao elemento central. E cada átomo de hidrogênio irá unir-se ao O. Um exemplo é o ácido H2SO4.