Ligação covalente: compartilhamento de elétrons e tipos de covalência

O que é ligação covalente

Ligação covalente é a união entre átomos (geralmente não metais) por compartilhamento de pares de elétrons. Em vez de um átomo “doar” e outro “receber” elétrons, ambos passam a “usar” alguns elétrons em comum, formando um par eletrônico compartilhado que mantém os núcleos próximos e estáveis.

Uma forma prática de prever quando a ligação covalente é mais provável é observar a diferença de eletronegatividade entre os átomos: quando essa diferença é pequena, nenhum dos átomos “puxa” elétrons com força suficiente para ocorrer transferência completa, favorecendo o compartilhamento.

Quando a ligação covalente tende a ocorrer

• Entre não metais (ex.: H, C, N, O, halogênios).
• Diferença de eletronegatividade pequena (compartilhamento mais equilibrado).
• Diferença moderada ainda pode gerar ligação covalente, mas com compartilhamento desigual (covalente polar). Neste capítulo, o foco é no compartilhamento e nos tipos (simples, dupla, tripla), sem aprofundar polaridade.

Representação por estruturas de Lewis (passo a passo)

Uma maneira comum de visualizar ligações covalentes é com estruturas de Lewis, em que pares de elétrons compartilhados aparecem como traços (—) e pares não ligantes como pares de pontos.

Passo a passo para montar uma estrutura covalente simples

• 1) Conte os elétrons de valência de todos os átomos envolvidos.
• 2) Escolha o átomo central (em geral, o menos eletronegativo, exceto H, que nunca é central).
• 3) Ligue os átomos com ligações simples (um traço = um par compartilhado).
• 4) Complete os octetos (ou dueto para H) com pares não ligantes.
• 5) Se faltar elétrons para completar octetos, transforme pares não ligantes em ligações múltiplas (duplas ou triplas).
• 6) Verifique se o total de elétrons usados bate com o total contado no passo 1.

Covalência simples, dupla e tripla

O número de pares de elétrons compartilhados entre dois átomos define o tipo de covalência:

• Ligação simples: 1 par compartilhado (1 traço).
• Ligação dupla: 2 pares compartilhados (2 traços).
• Ligação tripla: 3 pares compartilhados (3 traços).

Exemplo 1: H₂ (ligação simples)

Cada H precisa compartilhar 1 elétron para completar o dueto. Eles formam uma ligação simples:

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H—H

Aqui há 1 par eletrônico compartilhado.

Exemplo 2: O₂ (ligação dupla)

Cada O tende a completar 8 elétrons na camada de valência. Ao compartilhar 2 pares, forma-se uma ligação dupla:

O=O

Além da ligação, cada oxigênio mantém pares de elétrons não ligantes (não mostrados no traço simples acima).

Exemplo 3: N₂ (ligação tripla)

O nitrogênio frequentemente forma três ligações para completar o octeto. No N₂, os átomos compartilham 3 pares:

N≡N

Essa ligação é um exemplo clássico de ligação muito forte entre dois átomos.

Exemplo 4: CO₂ (duas ligações duplas)

No dióxido de carbono, o carbono fica no centro e forma duas ligações duplas com oxigênios:

O=C=O

Isso permite que todos completem o octeto. Observe que CO₂ não é “uma ligação dupla só”; ele tem duas ligações duplas C=O.

Energia de ligação e comprimento de ligação (qualitativo)

Duas ideias ajudam a comparar ligações:

• Energia de ligação: energia necessária para quebrar uma ligação. Quanto maior, mais “difícil” separar os átomos.
• Comprimento de ligação: distância média entre os núcleos ligados. Quanto menor, mais próximos os núcleos ficam.

Tendências gerais

Assim, em geral: tripla > dupla > simples em energia de ligação, e tripla < dupla < simples em comprimento de ligação.

Aplicando aos exemplos: a ligação em N₂ (tripla) tende a ser mais curta e mais forte do que em O₂ (dupla), que por sua vez tende a ser mais curta e mais forte do que em H₂ (simples), considerando apenas o “tipo” de ligação (na prática, o elemento também influencia).

Substâncias moleculares vs redes covalentes

Nem toda substância com ligações covalentes é formada por moléculas isoladas. Existem dois grandes casos:

1) Substâncias moleculares (moléculas discretas)

São formadas por unidades moleculares bem definidas (ex.: H₂, O₂, N₂, CO₂). Dentro de cada molécula, as ligações covalentes são fortes, mas entre as moléculas as interações costumam ser mais fracas, o que afeta propriedades macroscópicas.

• Ponto de fusão/ebulição: frequentemente mais baixos (muitas são gases ou líquidos em condições ambientes).
• Dureza: geralmente baixa (quando sólidas, tendem a ser mais macias).
• Condutividade elétrica: em geral não conduzem, pois não há íons livres e os elétrons estão localizados nas ligações.

2) Redes covalentes (sólidos covalentes de rede)

São estruturas em que os átomos formam uma rede contínua de ligações covalentes, sem moléculas separadas. Exemplos importantes:

• Diamante: rede de átomos de carbono ligados covalentemente em 3D.
• SiO₂ (sílica/quartzo): rede de átomos de silício e oxigênio formando uma estrutura extensa.

Como a rede inteira é “amarrada” por ligações covalentes, as propriedades contrastam com as substâncias moleculares:

• Ponto de fusão: muito alto (quebrar/romper a rede exige muita energia).
• Dureza: frequentemente alta (diamante é um exemplo extremo).
• Condutividade elétrica: geralmente baixa, pois não há portadores de carga livres (com exceções em alguns materiais covalentes específicos, mas a regra geral é não conduzir).

Como identificar: molecular ou rede covalente (passo a passo)

Checklist prático

• 1) A fórmula sugere moléculas pequenas e discretas? Exemplos: H₂, O₂, N₂, CO₂ → forte indicação de substância molecular.
• 2) É um sólido conhecido por ser muito duro e com alto ponto de fusão? Exemplos: diamante, quartzo (SiO₂) → forte indicação de rede covalente.
• 3) A substância é descrita como “cristal” de um não metal/metaloide com ligações em toda a estrutura? → tende a ser rede covalente.
• 4) Se for molecular, pense em “moléculas + forças entre moléculas”. Se for rede, pense em “uma estrutura única gigante”.

Tarefas práticas (identificação e previsão de propriedades)

Tarefa 1: classifique como molecular ou rede covalente

• a) H₂
• b) O₂
• c) N₂
• d) CO₂
• e) Diamante (C)
• f) SiO₂ (quartzo/sílica)

Tarefa 2: preveja propriedades qualitativas

Para cada item da Tarefa 1, indique se você espera:

• Ponto de fusão: baixo / alto
• Dureza: baixa / alta
• Condutividade elétrica: baixa / alta

Dica: substâncias moleculares tendem a ter ponto de fusão mais baixo e baixa condutividade; redes covalentes tendem a ter ponto de fusão alto e maior dureza.

Tarefa 3: compare ligações por tipo (simples, dupla, tripla)

Ordene, do maior para o menor, para cada critério:

• a) Energia de ligação: simples, dupla, tripla
• b) Comprimento de ligação: simples, dupla, tripla

Depois, aplique aos exemplos: compare qualitativamente a ligação em H₂, O₂ e N₂ usando apenas o tipo (simples/dupla/tripla).