Tema 5. Ligação covalente. Método das ligações de valência.

TEMA 5. Ligação covalente. Método das ligações de valência.
Problema 1. Para o hidrossulfato de sódio, construa a fórmula gráfica e indique os tipos de ligação química na molécula: iônica, covalente, polar, covalente apolar, coordenada, metálica, hidrogênio. Solução: NaHSO4-

Ligação O – Na – iônica

Ligação O – S – covalente polar

Ligação O – H – covalente polar

N – H – ligação covalente polar
Entre NH4+ e NO2- – ligação iônica
Ligações de hidrogênio. Esse tipo de ligação ocorre quando o átomo de hidrogênio se liga a átomos com alta eletronegatividade (N, O, F). As substâncias formadas têm alta polaridade, gerando um dipolo, no qual o átomo de hidrogênio está no lado positivo. Esse dipolo pode interagir com um par eletrônico não compartilhado de oxigênio (ou nitrogênio, ou flúor), que pertence a outra ou à mesma molécula. Esse tipo de interação é conhecido como ligação de hidrogênio.
A ligação de hidrogênio pode ser:

• Intermolecular, por exemplo, na molécula de água (H2O), amônia (NH3), ácido fluorídrico (HF)

• Intramolecular, por exemplo, em proteínas, 2-hidroxibenzaldeído:
  De acordo com a mudança nas massas moleculares em séries:
  H2O – H2S – H2Se – H2Te
  HF – HCl – HBr – HI
  NH3 – AsH3 – SbH3
  A temperatura de ebulição deve aumentar progressivamente, no entanto, observam-se temperaturas anormalmente altas de ebulição para água (H2O), amônia (NH3) e ácido fluorídrico (HF), que são explicadas pela presença de ligações de hidrogênio.
  A ligação mais forte deve ser do ácido fluorídrico (HF) (F é o elemento mais eletronegativo), mas a água ferve a uma temperatura mais alta, pois possui duas ligações de hidrogênio.

Problema 3. Indique os tipos de ligação química nas seguintes moléculas: CH3Br, CaO, I2, NH4Cl. Quais são as propriedades principais desses tipos de ligação?
Solução:
CH3Br – ligação covalente. A ligação covalente ocorre entre átomos com eletronegatividades semelhantes ou iguais. Essa ligação pode ser vista como a atração eletrostática dos núcleos dos átomos por um par eletrônico compartilhado. Ao contrário das substâncias iônicas, as moléculas covalentes são mantidas juntas por “forças intermoleculares”, que são muito mais fracas que as ligações químicas. Por isso, a ligação covalente é caracterizada por saturação – a formação de um número limitado de ligações.
Sabe-se que as órbitas atômicas são orientadas de uma maneira específica no espaço, então, ao formar a ligação, o sobreposição dos orbitais ocorre em uma direção definida. Ou seja, realiza-se a propriedade direcional da ligação covalente.
CaO – ligação iônica. Átomos de um elemento buscam atingir uma estrutura estável com oito elétrons, ganhando ou perdendo elétrons. Átomos que ganham elétrons têm carga negativa e são chamados de ânions, enquanto os que perdem elétrons têm carga positiva e são chamados de cátions. Quando ânions e cátions se encontram, formam uma ligação iônica. Compostos iônicos se formam quando átomos com grande diferença de eletronegatividade (mais de 2,1) se combinam. Assim, quando metais se ligam a não-metais, forma-se um composto iônico, devido à grande diferença de eletronegatividade.
Compostos iônicos frequentemente têm propriedades semelhantes, formando grupos que, por sua vez, formam agrupamentos maiores, como LinClm. Essas formações são chamadas de cristais. Isso ocorre porque a ligação iônica não tem direção ou saturação.
I2 – ligação covalente apolar. Se a ligação covalente em uma molécula é formada por átomos idênticos ou átomos com eletronegatividade semelhante, a ligação não é polar, ou seja, a densidade eletrônica é distribuída de forma simétrica. Essa ligação é chamada de covalente apolar. As ligações podem ser simples, duplas ou triplas.
NH4Cl – ligação doador-aceptador. É um caso específico da ligação covalente, onde um átomo doa um par eletrônico e outro átomo o aceita (fornecendo uma órbita livre). Essa ligação é chamada de coordenada, pois frequentemente ocorre na formação de compostos complexos. Na formação da ligação doador-aceptador, a camada eletrônica do átomo-aceptador se preenche com o par de elétrons. Os íons cátions e ânions também podem atuar como doadores e aceitores. Quando a ligação ocorre, o átomo doador adquire uma carga positiva efetiva e o átomo aceptador adquire uma carga negativa efetiva.