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Química

Ligações Químicas: tipos, conceito e definição

As ligações químicas acontecem entre dois átomos, mantendo-os unidos. Elas podem acontecer por mecanismos diferentes, dependendo da natureza dos átomos envolvidos. Você sabe quais são elas?

Autor Representação de uma pessoa Ana Maria Data Representação de um calendário 09/10/2019 Tempo Representação de um relógio 6min  de leitura

As ligações químicas são nada mais, nada menos, do que o fenômeno que une os átomos! Assim, eles podem formar compostos iônicos (como sais, óxidos e bases), moléculas (água, gás carbônico, oxigênio), ligas metálicas (ferro, alumínio, ouro) – e toda a matéria que existe no universo.

Primeiramente, é preciso entender que as ligações químicas acontecem na eletrosfera: a região em torno do núcleo onde se concentram os elétrons. Mais especificamente, acontecem na camada de valência de um átomo – que é a camada mais externa.

Esquema mostrando a constituição da matéria: uma gota de água, que é formada por moléculas, que é formada por átomos. Os átomos, por sua vez, possuem um núcleo e uma eletrosfera.

Assim, são os elétrons dessa camada de valência que vão participar das ligações químicas.

Quais são os tipos de ligações químicas?

Como você já sabe, cada átomo tem propriedades únicas, intrínsecas a ele. É por causa dessa exclusividade que conjuntos diferentes de átomos fazem ligações de caráter diferente. São elas:

Ligação Metálica: acontecem entre átomos metálicos. São um tipo de ligação em que todos os elétrons são compartilhados com todos os átomos metálicos.

Eles podem se mover livremente por todo o volume do sólido metálico, pelas chamadas bandas de condução: orbitais atômicos vazios muito próximos, que permitem a passagem dos elétrons.

No modelo Mar de Elétrons, o núcleo dos átomos e os elétrons internos à camada de valência são visualizados como um íon positivo. Os elétrons ao redor, livres como no mar, são os elétrons da camada de valência.

Representação do modelo mar de elétrons das ligações metálicas.

Assim, os elétrons nos metais estão bastante livres e são capazes de se movimentar através dele. Por isso, os metais são bons condutores de corrente elétrica, devido à alta mobilidade de seus elétrons mais externos.

São exemplos sólidos metálicos puros como Ferro, Cobre, Alumínio, ou ligas metálicas, como a liga de Ouro utilizada em joias (Ouro, Prata e Cobre), Latão (Cobre e Zinco), Bronze (Cobre e Estanho), entre outras.

Ligação Iônica: A ligação iônica é uma atração eletrostática entre dois íons. Geralmente são formadas pela ligação entre um metal e um ametal.

Diagrama mostrando a formação de ligações iônicas. Um átomo com alta eletronegatividade forma um ânion, e um átomo com baixa eletronegatividade forma um cátion. Eles sofrem atração eletrostática e formam uma substância iônica, através de ligações iônicas.

Quando a diferença de eletronegatividade entre os átomos é muito acentuada, os elétrons não são compartilhados entre os átomos.

Ao invés disso, o átomo mais eletronegativo (ametal) atrai o elétron para si, adquirindo carga negativa. O átomo mais eletropositivo (metal) fica deficiente em elétrons, adquirindo carga positiva.

Estrutura cristalina do cloreto de sódio
Estrutura cristalina do cloreto de sódio

Exemplos: NaCl, LiCl, NaF, NaBr, KCl, NaNO3, CuSO4, CuO, CaCO3, Na2S.

Ligações Covalentes: as ligações covalentes acontecem entre os ametais. Elas são um compartilhamento de elétrons entre átomos com valores próximos de eletronegatividade.

Representação de uma ligação covalente com átomos de hidrogênio.

Na imagem, vemos dois átomos de Hidrogênio em seu estado neutro e sua eletrosfera. Nas ligações covalentes, as eletrosferas das camadas de valência se sobrepõem e se unem, formando um orbital molecular. Essas ligações são muito estáveis.

A maioria dos compostos existentes no universo são formados por ligações covalentes. Todas as moléculas orgânicas são formadas por ligações covalentes – com a exceção de alguns sais derivados de ácidos carboxílicos.

Diagrama descrevendo ligações covalentes. Dois átomos com alta eletronegatividade compartilham os elétrons de valência, formando uma molécula.

São exemplos de compostos que formam ligações covalentes a água (H2O), álcool (CH3CH2OH), acetona (CH3COCH3), ácido acético (CH3COOH), gasolina (C2H18), metano (CH4), gás carbônico (CO2), gás oxigênio (O2), nitrogênio (N2), entre outros.

Por que as ligações são formadas?

A teoria do Octeto é uma teoria que explica a formação das ligações químicas, e a mais comumente utilizada. No entanto, ela nem sempre é a regra e possui várias exceções – ela foi desenvolvida quando ainda não se entendia muito bem o mundo atômico e molecular.

A Regra do Octeto diz que, para um átomo ficar completamente estável (em seu estado de menor energia) ele precisa ter 8 elétrons em sua camada de valência. E qual a forma de conseguir mais elétrons? Compartilhando-os nas ligações químicas!

Assim, um átomo que tem configuração 2s²2p5 tem 7 elétrons na camada de valência (camada 2). Para ficar estável, ele recebe um elétron compartilhado de uma ligação química, ficando com configuração 2s² 2p6. Dessa forma, ele fica com o octeto completo (2+6), completando os 8 elétrons na camada de valência.

Porém, isso só é válido quando o átomo tem somente orbitais s e p. Para a maioria dos metais, isso não é verdade, e nem para átomos maiores da tabela periódica. Nesses casos, os átomos podem usar também os orbitais d nas ligações químicas – ficando com bem mais do que 8 elétrons na camada de valência.

A Regra

Em geral, a regra é que orbitais completamente preenchidos (s², p6, d10) são mais estáveis. Às vezes é mais fácil retirar elétrons do orbital p para ficar com os orbitais s completamente preenchidos; às vezes, é mais fácil adicionar elétrons ao orbital p para preenchê-lo completamente.