Alai

Uma ligação química é o fenômeno físico e a interação de substâncias químicas que são mantidas juntas pela atração dos átomos uns aos outros.

Esta associação de átomos ajuda na formação de moléculas, iões, cristais, etc. através da partilha, bem como da troca, de electrões – ou forças electrostáticas.

Existem diferentes tipos de ligações químicas incluindo ligações Covalentes, ligações iónicas, ligações metálicas, ligações de hidrogénio, etc. Ligações covalentes e iónicas são os principais casos de ligações químicas.

Ligações covalentes

É também chamada de ligação molecular, partilha mútua de um ou mais pares de electrões entre dois átomos. Estes pares de electrões que participam na ligação são conhecidos como pares partilhados ou pares de ligação, e os electrões partilhados localizados no espaço entre os dois núcleos são chamados electrões de ligação e o equilíbrio estável de forças atractivas e repulsivas entre átomos quando partilham electrões, é conhecido como ligação covalente.

A natureza da interacção entre os átomos depende da sua relativa electronegatividade (a capacidade de um átomo atrair o átomo ou par de ligação). Quando a diferença entre as electronegatividades de dois átomos é muito pequena para que uma transferência de elétrons ocorra para formar uma ligação covalente de íons é formada. Estes átomos têm uma energia de ionização muito elevada.

Os átomos partilham os seus electrões para obter a configuração de octeto na sua concha de valência. Normalmente contém a energia de cerca de ~80 kilocalorias por mol (kcal/mol). Ligações covalentes raramente se rompem espontaneamente após a sua formação.

Uma ligação covalente formada entre os dois não metais ou entre dois dos mesmos elementos (ou similares). As ligações covalentes dentro das moléculas são muito fortes e as interacções covalentes são altamente direccionais e dependem da sobreposição orbital.

Propriedades da ligação covalente

O composto covalente contém as seguintes propriedades:

• No estado físico, podem existir como sólidos, líquidos ou gases.
• As moléculas de ligação covalente têm formas definidas.
• Não são duras, geralmente são moles e cerosas por natureza. Isto é devido à presença de uma nuvem de electrões entre cada camada de átomos de carbono.
• São facilmente solúveis em solventes não polares e insolúveis em solventes polares.
• Os compostos contendo ligações covalentes são não condutores de carga eléctrica ou têm uma condutividade muito baixa devido à ausência de iões carregados ou electrões livres. Mas o grafite é o bom condutor, pois ali vemos uma nuvem de electrões.
• São maus condutores de calor. As suas moléculas não têm electrões livres e isso obstrui o fluxo de energia térmica.
• São muito baixos ou não maleáveis ou não dúcteis. Os compostos covalentes mais pequenos com ligações fracas são frequentemente moles e maleáveis
• Os compostos covalentes têm pontos de ebulição baixos. Isto pode ser atribuído à sua fraca força de atracção entre os vários átomos ligados.

Exemplos

HCl, H2O, PCl5 etc. são exemplos de ligações covalentes.

Tipos de ligações covalentes

Existem os seguintes tipos de ligações covalentes baseadas na electronegatividade que desempenham um papel vital na determinação dos diferentes tipos de ligações covalentes.

1. Ligação covalente polar
2. Ligação covalente não polar

Ligação covalente polar

Forma-se entre dois átomos não metálicos com diferentes electronegatividades e partilham os seus electrões (partilha desigual dos electrões) numa ligação covalente. É formado entre dois átomos diferentes.

Nele uma parte da densidade de elétrons do par de elétrons de ligação está mais próxima de um dos núcleos ligados, criando centros atômicos parcialmente positivos e negativos com a magnitude da transferência da carga. Isto depende das electronegatividades relativas dos dois átomos. A nuvem de electrões deslocar-se-á para aquele átomo com elevada electronegatividade.

Estes compostos podem existir como sólidos devido à maior força das interacções e ter elevados pontos de fusão e ebulição. Eles são solúveis em compostos polares como a água.

Exemplo: Exemplo de ligação polar-covalente são:

• Ligação entre hidrogênio e outros elementos como o oxigênio (H2 O).
• Ligação entre hidrogênio e outros átomos como Cl (HCl)e F (HF)

Ligação covalente não polar

Forma-se entre dois átomos iguais com as mesmas eletronegatividades e compartilham seus elétrons iguais em um composto covalente. A diferença na eletronegatividade é na maioria das vezes desprezível em ligações covalentes não polares.

>

Existem como forma gasosa, mas raramente como forma líquida e são muito macias na natureza. Têm baixos pontos de ebulição e fusão e são solúveis em solventes não polares.

Exemplos:

H2, N2, O2, Cl2 etc. são exemplos de ligações covalentes não polares

Outros tipos de ligações covalentes

Existem outros tipos diferentes de ligações covalentes com base no número de electrões partilhados emparelhados.

• Ligação covalente única
• Ligação covalente dupla
• Ligação covalente tripla

Ligação covalente única

Na ligação covalente única apenas um par de electrões é partilhado entre dois átomos. É representado por um traço (-). É uma ligação mais fraca em comparação com uma ligação dupla ou tripla. Tem menos densidade. É a ligação mais estável

Exemplo: A ligação entre hidrogênio e hidrogênio (H-H) é um exemplo de ligação covalente simples. Outro exemplo de ligação covalente é F2, HCl etc.

Ligação covalente dupla

Quando dois pares de electrões são partilhados entre os dois átomos, a ligação formada é chamada de ligação dupla. Ela é representada por um traço (=). Ela é formada por uma ligação Pi e uma ligação sigma. É uma ligação forte em comparação com uma ligação simples mas menos estável.

Exemplo: A ligação entre dois átomos de oxigénio (O=O) é um exemplo de uma ligação covalente dupla. Outros exemplos são CO2, C2H4, acetona, ozônio, etc.

Ligação tripla covalente

Em uma ligação tripla covalente, três pares de elétrons são compartilhados entre dois átomos. É o menos estável que os tipos gerais de ligações covalentes. É representada por três traços (≡).

Exemplo: N≡N é um exemplo de ligação covalente tripla.

Ligações iónicas

Uma ligação iónica também é chamada ligação covalente de electrões, formada pela transferência completa de alguns electrões (do orbital mais externo) de um átomo para outro. A transferência de elétrons produz íons negativos chamados ânions (O átomo ganhando um ou mais elétrons) e íons positivos chamados cátions (O átomo perdendo um ou mais elétrons).

Estes íons atraem uns aos outros. Eles são desenvolvidos pela atração eletrostática de elementos com cargas elétricas opostas. Eles se formam entre átomos com grandes diferenças na eletronegatividade. Na formação da ligação iônica, pelo ganho ou perda de elétrons dos átomos, o octeto é obtido. Nesta ligação, os íons são dispostos em uma matriz tridimensional, ou cristais e se dissociam em íons em solução.

É uma característica comum dos compostos inorgânicos e dos sais das moléculas orgânicas. Ligações iônicas dependem do raio do átomo, quanto maior o raio, maior a probabilidade de o composto ter ligação iônica. É formado principalmente entre um átomo metálico e um não-metal.

Propriedades das ligações iónicas

Existem as seguintes propriedades de ligação iónica.

• Existem como estado sólido.
• As ligações iónicas são duras devido à sua natureza cristalina e também têm pontos de fusão e ebulição Haigh.
• Este tipo de ligação tem uma energia de ligação superior à da ligação metálica.
• São não maleáveis e não dúcteis.
• Como comparado com outras ligações, este não é considerado um bom condutor de electricidade mas no estado fundido pode conduzir electricidade devido à presença de iões que actuam como portadores de carga.
• Ligação electrónica dissociada num ião, uma vez que estes são solúveis em água.
• Esta ligação é considerada a ligação mais forte que outras e é altamente frágil.

Exemplo: A seguir estão alguns exemplos de ligações iônicas

KCl (Cloreto de Potássio)), CsF (Fluoreto de Césio), BeS (Sulfeto de Berílio), NaCl (Cloreto de Sódio) etc.

Ligação Metálica

É o tipo de ligação química que mantém os átomos juntos entre os metais e compartilha os elétrons livres entre as treliças dos cátions. Como ocorreu nos metais ou ligas, a chamada ligação metálica. É diferente da ligação covalente porque a energia de ionização dos elétrons que ocupam os orbitais externos dos elementos metálicos é muito menor.

Quando a hibridação está ausente s-orbital (permitindo sobreposição com até 12 s-orbitais adicionais dos átomos circundantes) leva à formação de ligação ‘metálica’ (não direcional) enquanto que d-orbital leva à formação de ligação ‘covalente’ (direcional).

Factores diferentes afectam a resistência de uma ligação metálica incluem, o número total de electrões delocalizados, Magnitude da carga positiva mantida pelo catião metálico, Raio iónico do catião.

• Exemplos: A liga é formada através da ligação metálica. Exemplo de liga são o latão (Cu e Zn) e o aço (C e Fe) Os outros exemplos de liga metálica Ferro, Cobalto, cálcio e magnésio, prata, ouro etc.

Propriedades das ligações metálicas

Seguinte são as propriedades da ligação metálica contendo compostos

• As ligações metálicas são normalmente no estado sólido.
• São normalmente de natureza dura e sem forma definida.
• Se vemos a sua solubilidade em solventes não polares e polares são insolúveis
• A maioria dos metais são excelentes condutores eléctricos porque os electrões no mar dos electrões são livres de se moverem e transportarem a carga.
• As ligações metálicas são maleáveis e dúcteis com altos pontos de fusão e ebulição assim como de baixa volatilidade.

Diferença principal entre o iónico, ligação covalente e metálica

Ligação covalente	Ligação iónica	Ligação metálica
Partilha de elétrons entre dois atoms	Transferência completa de elétrons	Partilha de elétrons entre grades metálicas
Presente entre nãometais	Presente entre metais e não metais	Presente entre os metais
Ligação forte do que metálica	Ligação mais forte	Ligação fraca do que outras ligações
Existir em sólido, estado líquido e gasoso	Sair como sólido	Sair no estado sólido
A ligação é direcional	A ligação não é direcional	A ligação não é direcional
Eletronegatividade para covalente polar é 0.5-1.7 e para covalente não polar é ˂ 0.5.	˃ 0.7 é eletronegatividade	Electronegatividade não necessária.