As ligações químicas, covalentes, iônicas e metálicas

Pentano

Uma ligação química descreve uma variedade de interações que mantêm os átomos unidos em compostos químicos. As ligações químicas são as conexões entre os átomos de uma molécula. Essas ligações incluem fortes interações intramoleculares, como ligações covalentes e iônicas. Elas estão relacionadas a forças intermoleculares mais fracas, como as interações dipolo-dipolo, as forças de dispersão de London e as ligações de hidrogênio.

Pontos chave

  • As ligações químicas são forças que mantêm os átomos unidos para formar compostos ou moléculas.

  • As ligações químicas incluem ligações covalentes, covalentes polares e iônicas.

  • Átomos com eletronegatividades relativamente semelhantes compartilham elétrons entre eles e são conectados por ligações covalentes.

  • Átomos com grandes diferenças na eletronegatividade transferem elétrons para formar íons. Os íons então são atraídos um pelo outro. Essa atração é conhecida como ligação iônica.

Termos chave

  • Ligação: uma ligação ou força entre átomos vizinhos em uma molécula ou composto.

  • Ligação iônica: Uma atração entre dois íons usada para criar um composto iônico. Essa atração geralmente se forma entre um metal e um não-metal.

  • Ligação covalente: uma interação entre dois átomos, que envolve o compartilhamento de um ou mais elétrons para ajudar cada átomo a satisfazer a regra do octeto. Essa interação normalmente se forma entre dois não metais.

  • Intramolecular: Refere-se às interações dentro de uma molécula.

  • Forças intermoleculares: Refere-se às interações entre duas ou mais moléculas.

Teorias importantes sobre ligação química

Albrecht Kössel e Gilbert Lewis foram os primeiros a explicar a formação de ligações químicas com sucesso no ano de 1916. Eles explicaram as ligações químicas com base na inércia dos gases nobres.

Teoria de Lewis da Ligação Química

  • Um átomo pode ser visto como um ‘Kernel’ carregado positivamente (o núcleo mais os elétrons internos) e a camada externa.
  • A camada externa pode acomodar no máximo oito elétrons apenas.
  • Os oito elétrons presentes na camada externa ocupam os cantos de um cubo que circunda o ‘núcleo’.
  • Os átomos com configuração de octeto, ou seja, 8 elétrons na camada mais externa, simbolizam uma configuração estável.
  • Os átomos podem atingir essa configuração estável formando ligações químicas com outros átomos. Esta ligação química pode ser formada ganhando ou perdendo elétron (NaCl, MgCl2) ou em alguns casos devido ao compartilhamento de um elétron (F2).
  • Apenas os elétrons presentes na camada externa, também conhecidos como elétrons de valência, participam da formação das ligações químicas. Gilbert Lewis usou notações específicas mais conhecidas como símbolos de Lewis para representar esses elétrons de valência.
  • Geralmente, a valência de um elemento é igual ao número de pontos no símbolo de Lewis correspondente ou 8 menos o número de pontos (ou elétrons de valência).

Os símbolos de Lewis para lítio (1 elétron), oxigênio (6 elétrons), neônio (8 elétrons) são dados abaixo:

Lewis representacao

Aqui, o número de pontos que circundam o respectivo símbolo representa o número de elétrons de valência naquele átomo.

Teoria da ligação química de Kossel

  • Os gases nobres separam os halogênios altamente eletronegativos e os metais alcalinos altamente eletropositivos.
  • Halogênios podem formar íons carregados negativamente ao ganhar um elétron. Enquanto os metais alcalinos podem formar íons carregados positivamente ao perder um elétron.
  • Esses íons carregados negativamente e íons carregados positivamente têm uma configuração de gás nobre de 8 elétrons na camada mais externa. A configuração eletrônica geral de gases nobres (exceto hélio) é dada por ns2np6.
  • Como cargas diferentes se atraem, essas partículas carregadas diferentes são mantidas juntas por uma forte força de atração eletrostática existente entre elas. Por exemplo, MgCl2, o íon magnésio e os íons cloro são mantidos juntos pela força da atração eletrostática. Este tipo de ligação química existente entre duas partículas carregadas diferentes é conhecido como ligação eletrovalente.

Explicação da abordagem Kossel Lewis

Em 1916, Kossel e Lewis conseguiram dar uma explicação bem-sucedida com base no conceito de uma configuração eletrônica de gases nobres sobre porque os átomos se combinam para formar moléculas. Os átomos de gases nobres têm pouca ou nenhuma tendência a se combinar uns com os outros ou com átomos de outros elementos. Isso significa que esses átomos devem ter configurações eletrônicas estáveis.

Devido à configuração estável, os átomos de gases nobres não têm tendência a ganhar ou perder elétrons e, portanto, sua capacidade de combinação ou valência é zero. Eles são tão inertes que nem mesmo formam moléculas diatômicas e existem como átomos gasosos monoatômicos.

Tipos principais de ligações químicas

  • Ligações covalentes: compartilhamento de elétrons.
  • Ligações iônicas: transferência de elétrons.
  • Ligações metálicas: existência de elétrons livres.

Regra do octeto

A Teoria do Octeto ou Regra do Octeto explica a ocorrência das ligações químicas da seguinte forma:

“Muitos átomos apresentam estabilidade eletrônica quando possuem 8 elétrons na camada de valência (camada eletrônica mais externa).” Para tanto, o átomo procura sua estabilidade doando ou compartilhando elétrons com outros átomos, donde surgem as ligações químicas.

Vale lembrar que existem muitas exceções à Regra do Octeto, principalmente entre os elementos de transição.

Saiba mais sobre a regra do octeto e suas exceções

 Ligações Covalentes

Pontos chave das ligações covalentes

  • As ligações covalentes envolvem dois átomos, normalmente não metais, que compartilham a densidade de elétrons para formar fortes interações de ligação.

  • As ligações covalentes incluem ligações simples, duplas e triplas e são compostas de interações de ligação sigma e pi onde 2, 4 ou 6 elétrons são compartilhados, respectivamente.

  • Os compostos covalentes normalmente têm pontos de fusão e ebulição mais baixos do que os compostos iônicos.

As ligações químicas são as forças de atração que unem os átomos. As ligações são formadas quando os elétrons de valência, os elétrons da camada eletrônica mais externa (camada de valência) de um átomo, combinam-se. A natureza da interação entre os átomos depende de sua eletronegatividade relativa. Átomos com eletronegatividade igual ou semelhante formam ligações covalentes, nas quais a densidade do elétron de valência é compartilhada entre os dois átomos. A densidade do elétron reside entre os átomos e é atraída por ambos os núcleos. Este tipo de ligação se forma mais frequentemente entre dois não metais.

ligação covalente

Exemplos de ligações covalentes

Água: H2O

Gás oxigênio: O2

Ácido clorídrico: HCl

Açúcar (sacorose) C12H22O11

As ligações covalentes podem ser classificadas em polares ou apolares. No caso da água temos uma ligação covalente polar, pois os átomos que compõem a molécula apresentam diferentes eletronegatividades (por exemplo, HCl). Já o oxigênio (O2) apresenta uma ligação covalente apolar (não polar), pois é formado por átomos de um único elemento químico e, por isso, não apresenta diferença de eletronegatividade.

Ligações iônicas

Finalmente, para átomos com as maiores diferenças de eletronegatividade (como ligações de metais com não metais), a interação de ligação é chamada iônica, e os elétrons de valência são tipicamente representados como sendo transferidos do átomo de metal para o não metal. Uma vez que os elétrons foram transferidos para o não-metal, o metal e o não-metal são considerados íons. Os dois íons com carga oposta se atraem para formar um composto iônico.

Pontos chave das ligações iônicas

  • As ligações iônicas são formadas por meio da troca de elétrons de valência entre átomos, normalmente um metal e um não metal.

  • A perda ou ganho de elétrons de valência permite que os íons obedeçam à regra do octeto e se tornem mais estáveis.

  • Os compostos iônicos são tipicamente neutros. Portanto, os íons se combinam de maneiras que neutralizam suas cargas.

As ligações iônicas são uma classe de ligações químicas que resultam da troca de um ou mais elétrons de valência de um átomo, normalmente um metal, para outro, normalmente um não metal. Essa troca de elétrons resulta em uma atração eletrostática entre os dois átomos, chamada de ligação iônica. Um átomo que perde um ou mais elétrons de valência para se tornar um íon carregado positivamente é conhecido como cátion, enquanto um átomo que ganha elétrons e se torna carregado negativamente é conhecido como ânion.

Ligação iônica

Exemplos de ligações iônicas

  • Brometo de potássio, KBr

  • Cloreto de cálcio, CaCl2

  • Fluoreto de magnésio, MgF2

Essa troca de elétrons de valência permite que os íons obtenham configurações eletrônicas que imitam as dos gases nobres, atendendo à regra do octeto. A regra do octeto afirma que um átomo é mais estável quando há oito elétrons em sua camada de valência. Átomos com menos de oito elétrons tendem a satisfazer a regra do dueto, tendo dois elétrons em sua camada de valência. Ao satisfazer a regra do dueto ou regra do octeto, os íons são mais estáveis.

Um cátion é indicado por uma carga sobrescrita positiva (+ algo) à direita do átomo. Um ânion é indicado por uma carga sobrescrita negativa (- algo) à direita do átomo. Por exemplo, se um átomo de sódio perder um elétron, ele terá mais um próton do que elétron, dando a ele uma carga geral +1. O símbolo químico para o íon sódio é Na+. Da mesma forma, se um átomo de cloro ganha um elétron extra, ele se torna o íon cloreto, Cl. Ambos os íons se formam porque o íon é mais estável do que o átomo devido à regra do octeto.

Uma vez que os íons com carga oposta se formam, eles são atraídos por suas cargas positivas e negativas e formam um composto iônico. As ligações iônicas também são formadas quando há uma grande diferença de eletronegatividade entre dois átomos. Essa diferença causa um compartilhamento desigual de elétrons, de modo que um átomo perde completamente um ou mais elétrons e o outro átomo ganha um ou mais elétrons, como na criação de uma ligação iônica entre um átomo de metal (sódio) e um não metal (flúor).

Ligação Metálica

É a ligação que ocorre entre os metais, elementos considerados eletropositivos e bons condutores térmico e elétrico. Para tanto, alguns metais perdem elétrons da sua última camada chamados de “elétrons livres” formando assim, os cátions.

ligação metalica

A partir disso, os elétrons liberados na ligação metálica formam uma “nuvem eletrônica”, também chamada de “mar de elétrons” que produz uma força fazendo com que os átomos do metal permaneçam unidos.

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Fonte:

Byjus

Lumen Chemistry

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