A ligação covalente ocorre quando dois átomos compartilham pares de elétrons a fim de adquirirem a configuração eletrônica de um gás nobre (com 8 elétrons na camada de valência ou com 2, no caso dos que apresentam apenas a camada K), segundo a regra do octeto. Porém, existem casos especiais de ligações covalentes em que o par de elétrons compartilhados é proveniente apenas de um dos átomos que já está estável. Antigamente, esse tipo de ligação covalente era chamado de dativa, hoje ela é mais comumente denominada de coordenada. Veja alguns exemplos para entender como isso ocorre:
O carbono possui 4 elétrons na sua camada de valência. Portanto, segundo a regra do octeto, para ficar estável, ele precisa receber mais 4 elétrons, totalizando os 8. Já o oxigênio possui 6 elétrons na camada de valência e precisa receber 2 elétrons para ficar com a configuração do gás nobre neônio. Assim, primeiramente o carbono e o oxigênio compartilham dois pares de elétrons para que o oxigênio fique estável:
 No entanto, o carbono permanece instável, pois ele ainda possui 6 elétrons e precisa de mais 2. Por isso, o oxigênio, que já está estável, compartilha um de seus pares de elétrons com o carbono, isto é, realiza uma ligação dativa com ele, tornando-o estável:
Veja que a ligação covalente coordenada pode ser representada por um traço, assim como a ligação covalente comum.
Cada átomo de enxofre e de oxigênio possuem 6 elétrons em suas camadas de valências, assim, eles precisam receber 2 elétrons cada um. Inicialmente, o enxofre realiza duas ligações covalentes comuns, compartilhando dois pares de elétrons com um dos átomos de oxigênio, ficando ambos estáveis com 8 elétrons. Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) Mas, o outro átomo de oxigênio não está estável, por isso, o enxofre compartilha um par de seus elétrons com ele por meio de uma ligação covalente coordenada ou dativa:
Veja que nesse caso temos três átomos na molécula, podendo, então, haver a migração da ligação de um átomo para o outro. A molécula de dióxido de enxofre também pode ser representada assim: O ─ S ═ O. Chamamos esse fenômeno da ligação de ressonância. Veja mais três exemplos no quadro abaixo:
As estruturas possíveis são chamadas de estruturas de ressonância ou formas canônicas. Esse tipo de ligação ocorre também na formação de íons, como é o caso dos íons hidrônio (H3O+) e do amônio (NH4+). Primeiramente, o cátion H+ se forma quando o hidrogênio perde seu único elétron, ficando com a carga positiva. Assim, ele precisará receber dois elétrons para ficar estável. Isso acontece por meio de uma ligação dativa com a água (no caso do íon hidrônio) e com a amônia (no caso do íon amônio). Observe:
Por Jennifer Fogaça Graduada em Química As ligações covalentes, também denominadas ligações moleculares ou homopolares, são aquelas que ocorrem entre átomos de elementos eletronegativos, ou seja, com tendência de receber elétrons, estabelecendo uma ligação de compartilhamento de elétrons das suas camadas de valência. A ligação covalente pode ocorrer entre os seguintes elementos: hidrogênio, ametais e semimetais. Os metais nunca participam desse tipo de ligação. Vamos considerar um exemplo simples de ligação covalente: a ligação de formação do gás hidrogênio (H2): H + H → H2
Observe que ambos os átomos precisavam receber um elétron para completar a sua camada de valência – segundo a Regra do Octeto – e para, dessa forma, ficarem estáveis. Portanto, eles compartilharam seus elétrons e, desse modo, ambos passaram a dispor de dois elétrons, ficaram com sua camada K completa e adquiriram configuração do gás nobre hélio. Esse compartilhamento de elétrons é o que diferencia esse tipo de ligação da ligação iônica, na qual há transferência de elétrons. Veja na figura abaixo mais dois exemplos desse caso:
Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) Nesse tipo de ligação há a formação de moléculas, que podem ser representadas por suas respectivas fórmulas moleculares, isto é, a representação mais simples que indica quantos átomos de cada elemento têm na molécula. Alguns exemplos de fórmulas moleculares são: H2, S2, O2, N2, H2O, CO2, etc. A ligação covalente pode ser representada ainda por duas outras fórmulas:
Observe outros exemplos de ligações covalentes, sendo representadas por essas três fórmulas químicas:
Por Jennifer Fogaça Graduada em Química
LIGAÇÃO COVALENTE COORDENADA OU DATIVA LIGAÇÃO METÁLICA Portal de Estudos em Química (PEQ) – www.profpc.com.br Página 1 EXCEÇÕES À REGRA DO OCTETO Na “Regra do octeto nas ligações químicas” a maioria das substâncias é formada por ligações químicas que se realizam porque os elementos representativos possuem a tendência de adquirir a configuração eletrônica de gás nobre para se tornarem estáveis. Isso significa que eles precisam ter 2 elétrons na camada mais externa se essa for a única camada, ou 8 elétrons na camada mais externa se o átomo possuir duas camadas eletrônicas ou mais. No entanto, como toda regra que se preze, a regra do octeto possui suas exceções. Essas exceções podem se dar de três formas principais: • Estabilidade com menos de 8 elétrons; • Estabilidade com mais de 8 elétrons; • Moléculas com número ímpar de elétrons. Veja cada caso: ESTABILIDADE COM MENOS DE 8 ELÉTRONS Isso acontece com o berílio (Be) e com o boro (B). Por exemplo, na molécula abaixo o berílio realiza duas ligações covalentes com o hidrogênio, mas ele fica com apenas 4 elétrons na camada de valência: Já no caso do boro no composto a seguir, ele fica estável com 6 elétrons: Nesses casos dizemos que houve uma contração do octeto. ESTABILIDADE COM MAIS DE 8 ELÉTRONS Essa expansão do octeto ocorre exclusivamente com elementos do terceiro período, principalmente o enxofre (S) e o fósforo (P), porque esses átomos são relativamente grandes para acomodar tantos elétrons ao seu redor. No primeiro caso, o fósforo ficou estável com 10 elétrons em sua camada de valência; já no segundo exemplo, o enxofre ficou com 12 elétrons. Isso pode ocorrer também em compostos de gases nobres formados em laboratório, como o XeF2 e o XeF4. Isso também só acontece com os gases nobres grandes, que comportam a camada expandida de valência. Portal de Estudos em Química (PEQ) – www.profpc.com.br Página 2 MOLÉCULAS COM NÚMERO ÍMPAR DE ELÉTRONS Se a quantidade de elétrons na camada de valência der um número ímpar, significa que tal elemento não segue a regra do octeto. Há poucos compostos que completam dessa forma a sua camada de valência, um exemplo é o dióxido de nitrogênio (NO2): Nesse caso o nitrogênio ficou com 7 elétrons em sua camada de valência. Veja o exemplo do monóxido de mononitrogênio (NO): Diante de tantas exceções, como saber se uma molécula segue ou não a regra do octeto? Para isso basta calcular a carga formal dos átomos nas moléculas. Veja como isso é feito no texto “Cálculo da carga formal”. CÁLCULO DA CARGA FORMAL Vimos que nas “Exceções à Regra do Octeto” que vários compostos são formados sem seguir a regra do octeto. Mas, então, podem surgir dúvidas sobre como representar os arranjos entre os átomos na formação de uma molécula. Por exemplo, digamos que queremos escrever a fórmula eletrônica de Lewis e a fórmula estrutural plana do monóxido de dinitrogênio (N2O). Esse composto é também conhecido como óxido nitroso e é popular no meio automobilístico como NOS (Nitrous Oxide Sistem). Ele costuma ser usado para aumentar a potência do motor dos carros. Considere duas possibilidades de estruturas para esse composto: Qual das duas estruturas está correta? Para responder a essa pergunta precisamos calcular a carga formal de cada um dos átomos presentes nas moléculas. A estrutura correta será aquela cuja carga formal dos átomos está mais próxima de zero. Portal de Estudos em Química (PEQ) – www.profpc.com.br Página 3 A carga formal é calculada através da fórmula: Onde: V = número de elétrons de valência livre do átomo; L = número de elétrons presentes nos pares isolados; S = número de elétrons compartilhados. Exemplo: Vamos calcular a carga formal para as duas possibilidades: Observe que os valores que se aproximam mais de zero é o da primeira possibilidade. Assim, concluímos que o monóxido de dinitrogênio possui a estrutura 1 e não a 2. Portal de Estudos em Química (PEQ) – www.profpc.com.br Página 4 EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO 01 (FM-Uberaba-MG) No íon amônio, uma das espécies químicas encontradas nos fertilizantes NPK, estão presentes (Dados: números atômicos: H = 1; N = 7) a) uma ligação iônica e três ligações covalentes. b) uma ligação covalente e três ligações iônicas. c) uma ligação covalente-dativa e três ligações iônicas. d) uma ligação metálica e três ligações covalentes. e) uma ligação covalente-dativa e três ligações covalentes. 02 (VUNESP-SP) Utilizando-se fórmulas de Lewis, é possível fazer previsões sobre geometria de moléculas e íons. Represente as fórmulas de Lewis das espécies (BF4) e PH3. (Números atômicos: H = 1; B = 5; F = 9 e P = 15) 03 (FEI-SP) Dentre os compostos a seguir, indique qual deles apresenta apenas ligações covalentes normais. a) SO3 b) NaCℓ c) NH3 d) O3 e) H2SO4 04 (ESAL-MG) O número máximo de ligações coordenadas ou dativas que o cloro pode efetuar é igual a (Dados: número atômico do cloro = 17) a) 1. b) 2. c) 3. d) 4. e) 5. 05 (FEI-SP) As moléculas do monóxido de carbono (CO) e do dióxido de carbono (CO2) possuem diferenças nas suas estruturas moleculares. Assinale a alternativa correta: Dados: C (Z = 6), O (Z = 8) a) CO tem ligações iônicas e CO2, ligações covalentes. b) CO tem duas ligações covalentes simples e CO2 tem duas ligações covalentes simples e duas dativas. c) Ambas possuem duas ligações covalentes dativas. d) CO possui duas ligações covalentes simples e uma dativa, e CO2 possui quatro ligações covalentes simples. e) CO é linear e CO2 é triangular. 06 (MACKENZIE-SP) Relativamente à fórmula estrutural acima, dados os números atômicos Ca = 20, O = 8 e S = 16, é correto afirmar que: a) existem somente ligações covalentes normais. b) o oxigênio cede dois elétrons para o cálcio. c) o enxofre recebe dois elétrons do cálcio. d) o cálcio, no estado fundamental, apresenta seis elétrons na camada de valência. e) existem duas ligações iônicas, duas ligações covalentes normais e duas ligações dativas (ou covalentes coordenadas). Portal de Estudos em Química (PEQ) – www.profpc.com.br Página 5 07 (CESGRANRIO-RJ) Um átomo possui a seguinte distribuição eletrônica: {Ar} 3d10 4s2 4p5. Esse átomo, ao se ligar a outros átomos não metálicos, é capaz de realizar: a) somente uma covalência normal. b) somente duas covalências normais. c) uma covalência normal e no máximo uma dativa. d) duas covalências normais e no máximo duas dativas. e) uma covalência normal e no máximo três dativas. 08 Escrever as fórmulas estruturais das seguintes substâncias: a) O3 (Ozone) b) SO3 (Trióxido de enxofre) c) CℓO4- (Ânion Perclorato) 09 (FUVEST-SP) Ferro, óxido ferroso e polietileno apresentam ligações respectivamente, a) covalente, iônica e metálica. b) covalente, metálica e iônica. c) iônica, covalente e metálica. d) metálica, covalente e iônica. e) metálica, iônica e covalente. 10 (FUVEST-SP) As unidades constituintes dos sólidos: óxido de magnésio (MgO), iodo (I2) e platina (Pt) são, respectivamente: a) átomos, íons e moléculas. b) íons, átomos e moléculas. c) íons, moléculas e átomos. d) moléculas, átomos e íons. e) moléculas, íons e átomos. 11 (UFRGS-RS) A coluna I, a seguir, apresenta quatro tipos de substâncias sólidas; a coluna II, cinco exemplos dessas substâncias. Associe adequadamente todos os itens da coluna I aos respectivos itens da coluna II. COLUNA I 1 - metálica 2 - iônica 3 - molecular 4 - covalente COLUNA II ( ) fluoreto |
Dentre os compostos a seguir, indique qual deles apresenta apenas ligações covalentes normais
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