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Unidade9Ligao qumica9.1 Ligao covalenteUnidade9Ligao qumicaOs tomos raramente existem isolados na Natureza.Os tomos estabelecem entre si diferentes tipos de ligaes, resultando em diferentes tipos de substncias.Considera o exemplo de dois tomos de hidrognio (H),que se aproximam, dando origem molcula de hidrognio (H2):

H

HQuando os dois tomos esto afastados um do outro, apresentam nuvens eletrnicas independentes.tomo de hidrognioe respetiva nuvem eletrnica.tomo de hidrognioe respetiva nuvem eletrnica.Considera o exemplo de dois tomos de hidrognio (H), que se aproximam, dando origem molcula de hidrognio (H2):

H

HQuando os tomos se aproximam e interagem entre si, comeam a surgir foras de dois tipos:atrativas (entre cargas opostas) entre ncleo e eletro do tomo vizinho;Foras atrativas(entre ncleo e eletro do tomo vizinho)Foras atrativas(entre ncleo e eletro do tomo vizinho)Considera o exemplo de dois tomos de hidrognio (H), que se aproximam, dando origem molcula de hidrognio (H2):

H

HQuando os tomos se aproximam e interagem entre si, comeam a surgir foras de dois tipos:atrativas (entre cargas opostas) entre ncleo e eletro do tomo vizinho;repulsivas (entre cargas iguais) entre os eletres; entre os dois ncleos atmicos;Foras repulsivas(entre ambos os ncleos)Foras repulsivas(entre os eletres)

Considera o exemplo de dois tomos de hidrognio (H), que se aproximam, dando origem molcula de hidrognio (H2):HHQuando ocorre um equilbrio entre as foras repulsivas e atrativas, os tomos estabelecem ligao.Cada tomo partilha o eletro de valncia e, assim, cada ncleo atrai dois eletres.A partilha de eletres diminui a energia e estabiliza o sistema forma-se uma ligao covalente.Distncia internuclear de equilbrio(os tomos encontram-se ligados)

No grfico seguinte encontra-se representada a energiado sistema em funo da distncia entre os tomos:A aproximao leva os eletres a sentir a atrao do ncleo do tomo vizinho.H predominncia das foras atrativas.A energia potencial do sistema mnima (436 kJ mol1) para uma distncia de 74pm comprimento de ligao.A estabilidade do sistema mxima. H uma ligao covalente que une os tomos.H um equilbrio entre as foras atrativas e as foras repulsivas. medida que os dois tomos se aproximam, a energia potencial do sistema diminui.A energia potencial aumenta e o sistema deixa de ser estvel.H predominncia das foras repulsivas.2HQuando os tomos esto muito afastados, no h qualquer interao entre eles.H2Numa ligao covalente, os tomos envolvidospartilham eletres para se tornarem mais estveis.A ligao entre os tomos s ocorre se a molcula formada for mais estvel do que os tomos separados.

Dois tomos partilham eletres,originando uma molcula.

Um conjunto de tomos partilha eletres entre si,originando uma rede de tomos.Consoante o nmero de pares de eletres partilhados, a ligao pode ser: covalente simples (partilha de 1 par de eletres); covalente dupla (partilha de 2 pares de eletres); covalente tripla (partilha de 3 pares de eletres).Quanto maior o nmero de pares de eletres partilhados, maior a fora de ligao entre os tomos e menor o comprimento de ligao.Notao de LewisEm 1916, Gilbert Lewis props uma notao para simplificar a representao de tomos e molculas.

Gilbert Lewis(1875-1946)Fsico e qumico americano conhecido pelo seu contributopara o estudo da ligao qumica.Na notao de Lewis, os tomos so representadosda seguinte forma:ElementoNmero de eletres de valnciaNotao de Lewis1H1 eletro de valnciaH7N5 eletres de valnciaN10Ne8 eletres de valnciaNe12Mg2 eletres de valnciaMgEsta notao consiste em escrever o smbolo qumico dos elementos e colocar sua volta tantos pontos ou cruzes quantos os eletres de valncia existentes.No caso das molculas, os eletres partilhados so colocadosentre os smbolos qumicos dos tomos que estabelecem a partilha.Regra do octetoOs tomos tm tendncia para formar ligaes de modoa ficarem rodeados por oito eletres de valncia. Verifica-se que muitos dos tomos tm tendncia para formarligaes de modo a ficarem rodeados por oito eletres de valncia.So excees a esta regra, por exemplo, os tomos de hidrognio (H) e boro (B).A ligao covalente entre os tomos de hidrognio pode ser representada em notao de Lewis da seguinte forma:HHRepresentam-se os dois tomos de hidrognio (H) da molcula, utilizando-se o respetivo smbolo qumico.Representam-se por pontos ( ) ou cruzes ( x ) os eletres de valncia de cada tomo em torno do respetivo ncleo.xUnem-se os eletres por um trao, que indica que os tomos esto agora ligados por ligao covalente, formando uma molcula de hidrognio (H2).Molcula de H2em notao de Lewis.Ligao covalente possvel representar outras molculas diatmicas em notao de Lewis, como a molcula de flor (F2):FFRepresentam-se os dois tomos de flor (F) da molcula, utilizando-se o respetivo smbolo qumico.xCada tomo de flor deve partilhar um eletro para ficar com o ltimo nvel de energia totalmente preenchido (com 8 eletres), de acordo com a regra do octeto.Molcula de F2em notao de LewisxxxxxxUnem-se os pares de eletres que no participam na ligao.Representam-se por pontos ( ) ou cruzes ( x ) os eletres de valncia de cada tomo em torno do respetivo ncleo.9F 2:7Ligao covalente possvel representar outras molculas diatmicasem notao de Lewis, como a molcula de flor (F2):FFMolcula de F2em notao de Lewis9F 2:7Cada tomo de flor fica com 8 eletres de valncia, dos quais 2 so partilhados com o tomo vizinho.Como os dois tomos apenas partilham um par de eletres, diz-se que a ligao covalente simples.Ligao covalentesimplesConsidera agora o caso da molcula de oxignio (O2):OOMolcula de O2em notao de Lewisxxxx8O 2:6O tomo de oxignio s tem 6 eletres de valncia, necessitando de 8 para permanecer estvel.Cada tomo de oxignio partilha 2 eletres com o tomo vizinho.Estabelece-se uma ligao covalente dupla e cada tomo de oxignio fica com 8 eletres de valncia,dos quais 4 so partilhados com o tomo vizinho.xxLigao covalenteduplaxxxNo caso da molcula de nitrognio (N2):NNMolcula de N2em notao de LewisxxLigao covalentetripla8N 2:5O tomo de nitrognio s tem 5 eletres de valncia, necessitando de 8 para permanecer estvel.Cada tomo de nitrognio partilha 3 eletres com o tomo vizinho.Estabelece-se uma ligao covalente tripla e cada tomo de oxignio fica com 8 eletres de valncia,dos quais 6 so partilhados com o tomo vizinho.A notao de Lewis tambm til para prever a formao de ligaesem molculas poliatmicas, como a molcula de gua (H2O):HHOxxxxxx1H 1Cada tomo de hidrognio tem 1 eletro de valncia, necessitando de 2 para preencher o ltimo nvel de energia.8O 2:6O tomo de oxignio s tem 6 eletres de valncia, necessitando de 8 para permanecer estvel. A notao de Lewis tambm til para prever a formao de ligaesem molculas poliatmicas, como a molcula de gua (H2O):HHO1H 18O 2:6xxxxxxCada tomo de hidrognio partilha 1 eletro, enquanto o tomo de oxignio necessita de partilhar 2 eletres.O tomo de oxignio estabelece uma ligao covalente simples com cada tomo de hidrognio.Ligao covalentesimplesLigao covalentesimplesHHHNNo caso da molcula de amonaco (NH3):xxxxx1H 1Cada tomo de hidrognio tem 1 eletro de valncia, necessitando de 2 para preencher o ltimo nvel de energia.7N 2:5O tomo de nitrognio s tem 5 eletres de valncia, necessitando de 8 para permanecer estvel. No caso da molcula de amonaco (NH3):HH1H 17N 2:5Cada tomo de hidrognio partilha 1 eletro, enquanto o tomo de nitrognio necessita de partilhar 3 eletres.O tomo de nitrognio estabelece uma ligao covalente simples com cada tomo de hidrognio.HNxxxxxLigao covalentesimplesCOONo caso da molcula de dixido de carbono (CO2):6C 2:4Cada tomo de carbono tem 4 eletres de valncia, podendo estabelecer 4 ligaes.8O 2:6Cada tomo de oxignio tem 6 eletres de valncia, podendo estabelecer 2 ligaes. xxxxNo caso da molcula de dixido de carbono (CO2):6C 2:48O 2:6O tomo de carbono, como pode efetuar 4 ligaes, o tomo central, ligando-se aos dois tomos de oxignio.O tomo de carbono estabelece ligaes covalentes duplas com os tomos de oxignio.COOxxxxLigao covalenteduplaLigao covalenteduplaNo caso da molcula de metano (CH4):1H 1Cada tomo de carbono tem 4 eletres de valncia, podendo estabelecer 4 ligaes.6C 2:4Cada tomo de hidrognio tem 1 eletro de valncia, podendo estabelecer 1 ligao. xxxxCHHHHxxxxNo caso da molcula de metano (CH4):1H 16C 2:4O tomo de carbono, como pode efetuar 4 ligaes, o tomo central, ligando-se a quatro tomos de hidrognio.O tomo de carbono estabelece ligaes covalentes simples com os tomos de hidrognio. CHHHHLigao covalentesimples A ligao covalente a ligao que envolve a partilha dos eletres por parte dos tomos. A notao de Lewis til para prever a formao de ligaes covalentes em molculas diatmicas e poliatmicas. Consoante o nmero de eletres partilhados entre dois tomos, a ligao covalente pode ser simples, dupla ou tripla.Concluso