Ligação Covalente: compartilhamento de elétrons entre os átomos.
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1 Aula 12 28/abr Marcelo Ligação Covalente: compartilhamento de elétrons entre os átomos. Formação de compostos moleculares Ocorre entre átomos de não-metais (baixa diferença de eletronegatividade) Acima, exemplo de uma molécula de água ( 2 O). Para o gás hidrogênio temos a seguinte representação: ligação covalente simples De acordo com os modelos atômicos estudados, sabemos que os elétrons não possuem órbita fixa ao circundar o núcleo, mas a representação acima é de caráter didático. Abaixo, tem-se uma representação mais adequada sobre a ligação covalente simples que ocorre entre átomos de hidrogênio. Nela vemos uma sombra cinza ao redor do núcleo (azul), a qual está indicando a região de maior probabilidade de se encontrar este elétron (a eletrosfera).
2 Vimos que o hidrogênio faz uma ligação covalente simples, mas este tipo de ligação também pode ser dupla ou tripla. Três ligações com um mesmo átomo é o número máximo de ligações que há entre dois átomos A e B qualquer. Nenhum átomo realiza quatro ou mais ligações com o mesmo átomo. As ligações covalentes podem ser de natureza polar ou apolar: Ligação covalente polar: realizada entre átomos diferentes (há diferença de eletronegatividade). Ex: Cl Ligação covalente apolar: realizada entre átomos iguais (não há diferença de eletronegatividade, não há polos). Ex: Cl 2 Na ligação entre e Cl, o cloro, por ser mais eletronegativo que o hidrogênio, fica com os elétrons da ligação mais próximos de si, adquirindo carga parcial negativa. Sendo assim, o hidrogênio ficou com os elétrons mais afastados de si, adquirindo carga parcial positiva. No caso do cloro estar ligado a outro cloro, ambos terão a mesma eletronegatividade, logo, não haverá tendência de um cloro atrair para si os elétrons desta ligação. Neste caso, o par de elétrons da ligação fica na metade da distância entre os dois átomos. Então é bem simples, se um átomo A estiver ligado com outro átomo A, a ligação é covalente APOLAR. Se um átomo A estiver ligado com um átomo B, então, a ligação é covalente POLAR. Algumas propriedades gerais de compostos que realizam ligação covalente: Podem ser sólidos, líquidos ou gasosos; Não conduzem corrente elétrica no estado sólido e líquido, nem em solução aquosa;
3 Baixo ponto de fusão e ebulição. Representações: as ligações covalentes podem ser representadas de acordo com as seguintes fórmulas. Fórmula eletrônica ou de Lewis: indica o número de elétrons na camada de valência. Fórmula estrutural: indica apenas o par de elétrons compartilhado na ligação. Fórmula molecular: indica os átomos presentes na ligação e sua proporção na molécula. Exemplos: Ligações covalentes adicionais usando par eletrônico de um mesmo átomo:
4 Observe que na figura acima, os elétrons do átomo de enxofre estão indicados por uma bola azul. Na ligação covalente existente entre o átomo de enxofre e o oxigênio mais abaixo, o par de elétrons compartilhado é proveniente apenas do enxofre. Na teoria do octeto NÃO Á RESTRIÇÃO a isto. Uma ligação covalente sempre é estabelecida quando há um par de elétrons compartilhado, INDEPENDENTE da origem deste par de elétrons [se veio de dois átomos ou apenas de um único átomo]. Se você já ouviu falar no termo ligação dativa, por favor, apague isto da sua memória. Apenas lembre-se do seguinte: compartilhou par(es) de elétron(s) [QUALQUER que seja a origem do par de elétrons, seja vindo 1 elétrons do átomo A e 1 elétron do átomo B ou os 2 elétrons vindo do átomo A para se ligar com o átomo B] define-se como ligação covalente e ponto final. Abaixo seguem outros modelos de ligação covalente em que o par de elétrons compartilhado é proveniente de apenas um átomo. No caso da molécula de SO 3, as setas azuis servem para representar este par de elétrons oriundo apenas no enxofre. Exceções à regra do octeto: na prática existem exceções à regra do octeto sendo que alguns átomos ficam estáveis com menos elétrons ou com mais elétrons na camada de valência. Nos exemplos abaixo o Be (Berílio) e o B (Boro) possuem respectivamente 4 e 6 elétrons na camada de valência. Ainda são compostos estáveis porque a regra do octeto não é válida para todos os compostos conhecidos.
5 Nos exemplos abaixo o P (Fósforo) e o S (Enxofre) possuem respectivamente 10 e 12 elétrons na camada de valência. Exercícios: 1) Considere as configurações eletrônicas de quatro elementos químicos: I. 1s 2, 2s 2. II. 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 10, 4s 2. III. 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 10, 4s 2, 4p 5. IV. 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 3d 10, 4s 2, 4p 6, 5s 2. Qual deles apresenta tendência a formar um ânion? a) I. b) II. c) III. d) IV. e) I ou II.
6 2) Uma substância iônica foi representada pela fórmula X 2 Y. Sendo assim, na tabela periódica, é possível que X e Y se localizem, respectivamente, nas colunas: a) 1A e 2A. b) 1A e 6A. c) 2A e 1A. d) 2A e 5A. e) 2A e 7A. 3) (UFRJ) Os átomos X e Y apresentam configurações eletrônicas 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 1 e 1s 2, 2s 2, 2p 5, respectivamente. Entre esses átomos forma-se um composto: a) iônico, de fórmula XY 2. b) molecular, de fórmula X 2 Y. c) molecular, de fórmula XY 2. d) iônico, de fórmula XY 4. e) iônico, de fórmula XY. 4) O trióxido de enxofre (SO 3 ) é formado através do compartilhamento de elétrons entre átomos de enxofre e oxigênio. Quantas ligações químicas se fazem presente nesse composto? a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 6 5) (Unicamp-SP) A uréia (C 4 N 2 O) é o produto mais importante de excreção do nitrogênio pelo organismo humano. Na molécula da uréia, formada por oito átomos, o carbono apresenta duas ligações simples e uma dupla, o oxigênio uma ligação dupla, cada átomo de nitrogênio três ligações simples e cada átomo de hidrogênio uma ligação simples. Átomos iguais não se ligam entre si. Baseando-se nestas informações, escreva a fórmula estrutural da uréia, representando ligações simples por um traço (-) e ligações duplas por dois traços (=).
7 6) (Fuvest-SP) Um elemento E, pertence ao terceiro período da tabela periódica, forma com o hidrogênio um composto de fórmula 2 E e com o sódio um composto de fórmula Na 2 E. a) Represente a configuração eletrônica desse elemento. b) A que família pertence? Gabarito: 1 c 2 b 3 e 4 d 5 O N C N 6 (a) 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 4 6 (b) calcogênios
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