Ligação Covalente

Definição

Antes do desenvolvimento da equação de Schrödinger e da mecânica quântica, Lewis em seus estudos sobre os elétrons propôs um modelo capaz de explicar as ligações entre átomos iguais e entre os não metais. Para Gilbert Newton Lewis (1875 a 1946), a ligação covalente consiste no compartilhamento de elétrons entre dois átomos.

Por definição, temos: Ligação covalente ocorre entre o compartilhamento de um par de elétrons por dois átomos, até o sistema atingir a configuração de um gás nobre. A esse princípio Lewis denominou de regra do octeto, assim:

Átomos compartilham elétrons até atingirem a configuração eletrônica de um gás nobre, que possuem 8 elétrons na camada mais externa com exceção do Hélio (He) que é estável com 2 elétrons na camada mais externa de energia, ou seja, na camada de valência. Isso significa que o sistema como um todo torna-se mais estável. Por exemplo:

Elementos da família 4A tem valência 4, em geral compartilham 4 pares de elétrons;

Elementos da família 5A tem valência 3, em geral compartilham 3 pares de elétrons;

Elementos da família 6A tem valência 2, em geral compartilham 2 pares de elétrons;

Elementos da família 7A tem valência 1, em geral compartilham 1 par de elétrons;

O hidrogênio (H) tem valência 1, em geral compartilha 1 par de elétrons;

A junção entre esses átomos é mantida pela força eletrostática exercida pelos elétrons e pelos núcleos atômicos, não há transferência efetiva desses elétrons, são atraídos simultaneamente pelos núcleos.

Estruturas de Lewis para representação das ligações covalentes

A linha ( ^__) representa o par de elétrons compartilhados e os pontos (•) representa o par de elétrons isolados. Outros exemplos:

As ligações covalentes podem apresentar:

– Ligação Simples: formada pelo compartilhamento de 1 par de elétrons.

Exemplos: H_2, HCl, H₂O, CH₄

CH₄ –  o carbono tem valência igual a 4, forma 4 ligações covalentes.

Ligação dupla: compartilhamento de 2 pares de elétrons.

Exemplo: CO₂

Ligação Tripla: compartilhamento de 3 pares de elétrons.

Exemplo: N₂

Ligações covalentes coordenadas: Ocorre quando um par de elétrons é compartilhado por um dos átomos.

Exemplo: CO

O par de elétrons é cedido pelo oxigênio, porém, ambos compartilham desse par de elétrons. A esse efeito que chamamos de ligação coordenada.

A estrutura de Lewis para o CO é configurada conforme a figura abaixo:

Alguns elementos são exceções e não correspondem a regra do octeto. Vejamos alguns exemplos:

– O Hidrogênio (H): Acomoda no máximo dois elétrons na camada de valência, portanto, compartilha somente 2 elétrons com outro átomo.

Exemplos: H₂; CH₄.

– O Berílio (Be): o berílio possui 2 elétrons na camada de valência, portanto faz duas ligações covalentes podendo acomodar dois pares de elétrons ao seu redor.

Exemplo: BeCl₂.

– Boro (B): o Boro possui 3 elétrons na camada de valência formando 3 ligações covalentes, possui 6 elétrons na camada de valência.

Exemplo: BF₃.

A estrutura de Lewis do BF₃

Por ser uma espécie deficiente em elétrons apresenta tendência a receber um par de elétrons de outro átomo ou íon para completar o octeto formando uma ligação covalente coordenada. É o caso do ânion tetrafluorborato, BF₄^⁻.

Esses elementos são considerados exceções devido ao tamanho do raio iônico e da quantidade de elétrons que os átomos desses elementos podem acomodar na camada de valência. Dessa forma, são estáveis mesmo com um número de elétrons menor que oito na camada de energia mais externa.

Exercícios Resolvidos

1) Os elementos H, O, Cl e Na podem formar compostos entre si.

a) Que compostos podem-se formar entre: H e O, H e Cl, Na e Cl?

b) Quais os tipos de ligação desses compostos?

Resolução:

a) Entre H e O, podemos obter H_2­

Entre H e Cl, podemos obter HCl.

Entre Na e Cl, podemos obter NaCl.

b) H₂O – ligação covalente

HCl – Ligação covalente

NaCl – ligação iônica.

 

2) Dada a seguinte descrição: A molécula possui dois átomos de oxigênio ligados entre si e cada um deles está ligado a um átomo de hidrogênio, há dois pares de elétrons isolados em cada átomo de oxigênio. Com bases nessas informações podemos representar a estrutura de Lewis dessa molécula. Dois átomos de H ligados a dois de O, temos a descrição do peróxido de hidrogênio ou comercialmente chamado de água oxigenada: H₂O­_2.

A formula estrutural é:

Com base nisso, represente a formula estrutural de uma molécula pelas seguintes informações: Possui dois átomos de nitrogênio ligados entre si e cada um deles está ligado a dois átomos de hidrogênio, há um par de elétrons isolados em cada átomo de nitrogênio.

Resolução:

O N está localizado na família 5A, tem valência 3, em geral compartilha 3 pares de elétrons para satisfazer a regra do octeto. Cada átomo de H compartilha 1 par de elétrons. O total de elétrons são, 5 elétrons de cada átomo de N e 1 elétron de cada átomo de H. Então:

N = 2×5 = 10

H = 4×1 = 4

Logo: 14 elétrons no total, 7 pares de elétrons, sendo 1 par de elétrons isolados em cada N, temos 5 pares de elétrons compartilhados entre os N e os H. Desse modo, a estrutura de Lewis para essa molécula é:

N₂H₄ – a Hidrazina é utilizada como propelente para satélites artificiais. As interações do N com o H e os pares isolados de elétrons atribuem a essa molécula uma alta reatividade.

Bons Estudos!

David Pancieri Peripato