Ligação Covalente: Características, Propriedades e Exemplos

As ligações covalentes são um tipo de ligao entre os omos que formam moléculas através de pares de partilha de electrões . Essas ligações, que representam um equilíbrio bastante estável entre cada espécie, permitem que cada átomo atinja a estabilidade de sua configuração eletrônica.

Esses links são formados em versões única, dupla ou tripla e possuem caracteres polares e não polares. Os átomos podem atrair outras espécies, permitindo assim a formação de compostos químicos. Essa união pode ocorrer por forças diferentes, gerando uma atração fraca ou forte, ou de caracteres iônicos ou por troca de elétrons.

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As ligações covalentes são consideradas junções “fortes”. Ao contrário de outras ligações fortes (ligações iônicas), os agentes covalentes geralmente ocorrem em átomos não metálicos e naqueles com afinidades eletrônicas semelhantes (eletronegatividades semelhantes), tornando as ligações covalentes fracas e requerem menos energia para se romper.

Nesse tipo de ligação, a chamada regra do Octeto geralmente é aplicada para estimar a quantidade de átomos a serem compartilhados: essa regra afirma que cada átomo de uma molécula requer 8 elétrons de valência para permanecer estável. Através do compartilhamento, eles devem alcançar perda ou ganho de elétrons entre as espécies.

Caracteristicas

As ligações covalentes são afetadas pela propriedade eletronegativa de cada um dos átomos envolvidos na interação dos pares de elétrons; Quando um átomo com eletronegatividade é consideravelmente maior que o outro átomo na junção, uma ligação covalente polar será formada.

No entanto, quando ambos os átomos têm uma propriedade eletronegativa semelhante, uma ligação covalente não polar será formada. Isso acontece porque os elétrons das espécies mais eletronegativas estarão mais ligados a esse átomo do que no caso dos menos eletronegativos.

Deve-se notar que nenhuma ligação covalente é totalmente igual, a menos que os dois átomos envolvidos sejam idênticos (e, portanto, tenham a mesma eletronegatividade).

O tipo de ligação covalente depende da diferença de eletronegatividade entre as espécies, onde um valor entre 0 e 0,4 resulta em uma ligação não polar e uma diferença de 0,4 a 1,7 resulta em uma ligação polar (a ligações iônicas aparecem em 1.7).

Ligação covalente não polar

A ligação covalente não polar é gerada quando os elétrons são compartilhados igualmente entre os átomos. Isso geralmente ocorre quando os dois átomos têm uma afinidade eletrônica semelhante ou igual (mesma espécie). Quanto mais semelhantes os valores de afinidade eletrônica entre os átomos envolvidos, mais forte será a atração resultante.

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Isso geralmente ocorre em moléculas de gás, também conhecidas como elementos diatômicos. As ligações covalentes não polares funcionam da mesma natureza que as polares (o átomo com maior eletronegatividade atrai o elétron ou elétrons do outro átomo com mais força).

No entanto, nas moléculas diatômicas, as eletronegatividades são canceladas porque são iguais e resultam em uma carga zero.

As ligações não polares são cruciais na biologia: elas ajudam a formar oxigênio e as ligações peptídicas que são observadas nas cadeias de aminoácidos. Moléculas com uma quantidade elevada de ligações não polares são geralmente hidrofóbicas.

Ligação polar covalente

A ligação covalente polar ocorre quando há um compartilhamento desigual de elétrons entre as duas espécies envolvidas na união. Nesse caso, um dos dois átomos tem uma eletronegatividade consideravelmente maior que o outro e, por esse motivo, atrairá mais elétrons da junção.

A molécula resultante terá um lado levemente positivo (um que tenha menos eletronegatividade) e outro lado levemente negativo (com esse átomo com a maior eletronegatividade). Também terá um potencial eletrostático, dando ao composto a capacidade de se ligar fracamente a outros compostos polares.

As ligações de hidrogénio polares mais comuns são átomos de mais electronegativos para formar compostos, tais como ua (H 2 O).

Propriedades

Nas estruturas das ligações covalentes, uma série de propriedades envolvidas no estudo dessas junções é levada em consideração e ajuda a entender esse fenômeno do compartilhamento de elétrons:

Regra do octeto

A regra do octeto foi formulada pelo físico e químico americano Gilbert Newton Lewis, embora houvesse cientistas que estudassem isso antes dele.

É uma regra prática que reflete a observação de que os átomos dos elementos representativos são geralmente combinados para que cada átomo atinja oito elétrons em sua camada de valência, levando a uma configuração eletrônica semelhante a gases nobres. Diagramas ou estruturas de Lewis são usados ​​para representar essas uniões.

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Não são excepções a esta regra, tais como em espécies com camada de valência incompleto (moléculas com sete electrões como CH 3 , e seis electrões espécies reactivas tais como BH 3 ); Também acontece em átomos com muito poucos elétrons, como hélio, hidrogênio e lítio, entre outros.

Ressonância

A ressonância é uma ferramenta usada para representar estruturas moleculares e elétrons deslocalizados, onde as ligações não podem ser expressas com uma única estrutura de Lewis.

Nesses casos, elétrons com várias estruturas “contribuintes”, chamadas estruturas ressonantes, devem ser representados. Em outras palavras, ressonância é o termo que sugere o uso de duas ou mais estruturas de Lewis para representar uma molécula específica.

Esse conceito é completamente humano, e não existe uma ou outra estrutura da molécula em um dado momento, mas pode existir em qualquer versão (ou todas) ao mesmo tempo.

Além disso, as estruturas contribuintes (ou ressonantes) não são isômeros: apenas a posição dos elétrons pode diferir, mas não os núcleos dos átomos.

Aromaticidade

Este conceito é usado para descrever uma molécula cíclica e plana com um anel de ligações ressonantes que exibem maior estabilidade do que outros arranjos geométricos com a mesma configuração atômica.

As moléculas aromáticas são muito estáveis, pois não se quebram facilmente ou geralmente reagem com outras substâncias. No benzeno, o protótipo do composto aromático, ligações conjugadas pi (π), são formadas em duas estruturas ressonantes diferentes, que formam um hexágono com alta estabilidade.

Link Sigma (σ)

É o link mais simples, no qual dois orbitais “s” se juntam. As ligações sigma ocorrem em todas as ligações covalentes simples e também podem ocorrer nos orbitais “p”, enquanto se olham.

Link Pi (π)

Esse link está entre dois orbitais “p” que estão em paralelo. Eles se juntam lado a lado (ao contrário do sigma, que se une cara a cara) e formam áreas de densidade de elétrons acima e abaixo da molécula.

As ligações covalentes duplas e triplas envolvem uma ou duas ligações pi, e estas dão à molécula uma forma rígida. Os links Pi são mais fracos que o sigma, pois há menos sobreposição.

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Tipos de ligações covalentes

As ligações covalentes entre dois átomos podem ser formadas por um par de elétrons, mas também podem ser formadas por dois ou até três pares, de modo que serão expressas como ligações simples, duplas e triplas, representadas por diferentes tipos de elétrons. uniões (links sigma e pi) para cada um.

Links simples são os mais fracos e triplos os mais fortes; Isso ocorre porque os triplos são os que têm o menor comprimento do link (maior atração) e a maior energia do link (requerem mais energia para quebrar).

Link único

É o compartilhamento de um único par de elétrons; isto é, cada átomo envolvido compartilha um único elétron. Essa união é a mais fraca e envolve um único link sigma (σ). É representado com uma linha entre átomos; por exemplo, no caso da molécula de hidrogénio (H 2 ):

Hh

Ligação dupla

Nesse tipo de ligação, dois pares compartilhados de elétrons formam ligações; isto é, quatro elétrons são compartilhados. Esse link envolve um sigma (σ) e um pi (π), e é representado por duas faixas; por exemplo, no caso de dióxido de carbono (CO 2 ):

O = C = O

Ligação tripla

Essa ligação, a mais forte que existe entre as ligações covalentes, ocorre quando os átomos compartilham seis elétrons ou três pares, em uma junção sigma (σ) e dois pi (π). É representado com três faixas e pode ser visto em moléculas como acetileno (C 2 H 2 ):

HC≡CH

Finalmente, ligações quádruplas foram observadas, mas são raras e estão limitadas principalmente a compostos metálicos, como acetato de cromo (II) e outros.

Exemplos

Para ligações simples, o caso mais comum é o de hidrogênio, como pode ser visto abaixo:

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O caso de uma ligação tripla é o dos nitrogênios no óxido nitroso (N 2 O), como mostrado abaixo, com as ligações sigma e pi visíveis:

Ligação Covalente: Características, Propriedades e Exemplos 3

Referências

  1. Chang, R. (2007). Química (9a ed). McGraw-Hill
  2. Chem Libretexts. (sf). Obtido em chem.libretexts.org
  3. Anne Marie Helmenstine, P. (sf). Obtido em thoughtco.com
  4. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D. e Darnell, J. (2000). Biologia Celular Molecular . Nova York: WH Freeman.
  5. Wikiversidade (sf). Obtido em en.wikiversity.org
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