Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Química
Ensino Médio, 1º Ano
Ligação covalente
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
O que mantém os
átomos unidos???
Por que persistem
os agrupamentos
de átomos???
Por que cada tipo de
agrupamento apresenta
propriedades
características??
O que acontece
quando dois átomos se
ligam???
Imagem: Doublecompile / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
Imagem: Glane23 / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
Observe as imagens
Imagem: ArnoldReinhold / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
Imagem: Estrutura 3D do Sal (NaCl) / H. Hoffmeister / Creative
Commons Attribution-Share Alike 3.0
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Imagem: Llez / Creative Commons Attribution-Share
Alike 3.0 Unported
Imagem: Molécula de Dextrose / Ljfa-ag / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
Imagem: Glane23 / Creative Commons AttributionShare Alike 3.0 Unported
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Quais as diferenças
entre essas
substâncias???
O que difere açúcar
de sal???
Imagem: Doublecompile / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Imagem: ArnoldReinhold / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
Sabemos que...
Imagem: Glane23 / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
• alto ponto de fusão;
• alta solubilidade em água;
• alta condutividade elétrica.
• baixo ponto de fusão;
• alta solubilidade em água;
• não conduz corrente elétrica.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
E tem mais...
Imagem: Estrutura 3D do Sal (NaCl) / H.
Hoffmeister / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0
A ligação iônica ou eletrovalente ocorre
por meio da transferência de elétrons de
um átomo para outro.
Imagem: Molécula de Dextrose / Ljfa-ag
/ Creative Commons Attribution-Share
Alike 3.0 Unported
Composto molecular
Composto iônico
Na ligação covalente ou molecular, os
átomos se mantêm fortemente unidos pela
relação de equilíbrio entre as cargas.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
A atração eletrostática...
Na natureza, observa-se que as substâncias se formam porque os átomos
tendem a um estado energético mais estável, de menor energia.
Quando dois átomos
estão afastados,
praticamente não existe
uma interação entre eles.
A
B
À medida que se aproximam, passam a atuar forças de atração entre o
núcleo de cada um dos átomos e os elétrons do outro.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Continuando...
Ao mesmo tempo, atuam forças de repulsão entre os
núcleos e também entre os elétrons dos dois átomos.
A predominância das forças de atração faz com que os átomos se aproximem
cada vez mais, diminuindo a energia do sistema, até alcançarem uma
distância tal que a energia é mínima.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Esclarecendo...
Em um átomo isolado, os elétrons se encontram sob a influência de apenas
um núcleo e dos outros elétrons do próprio átomo.
Porém, quando outro átomo se
aproxima, estes elétrons passam a sofrer
a influência de outro núcleo e de outros
elétrons.
Imagem: SEE-PE
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Sendo assim...
A interação pode produzir atração entre os átomos e, com isso, um novo
arranjo eletrônico energeticamente mais favorável é produzido.
Quase todos os átomos
possuem a capacidade de se
combinar para formar
espécies mais complexas.
Imagem: Modelo molecular / Mstroeck /
Creative Commons Attribution-Share Alike
3.0 Unported
Imagem: Modelo 3D de Molécula /
Chemitorium / Creative Commons
CC0 1.0 Universal Public Domain
Dedication
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
A ligação química então acontece...
Quando ocorre o equilíbrio entre as forças de atração e repulsão e os elétrons
de cada um dos átomos são atraídos igualmente pelos dois núcleos.
Quando ocorre
O que ocorre
Formação da ligação química.
Energia do sistema diminui.
Ruptura de uma ligação
química.
Deve-se fornecer energia ao sistema.
Reações químicas.
Rearranjo de átomos quando algumas
ligações são formadas e outras quebradas.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Mas, falando em ligação covalente...
Dois átomos iguais se unem para compartilhar seus elétrons de valência
porque a matéria formada apresenta geralmente maior potencial de ionização
e menor afinidade eletrônica, ou seja, torna-se mais estável em relação à
tendência de os elétrons escaparem do sistema.
Valência???
Potencial de
ionização???
Afinidade eletrônica???
Imagem: Doublecompile / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Valência...
Capacidade que um átomo tem de perder, ganhar ou compartilhar elétrons.
Essa capacidade é medida pelo número de elétrons que foram ganhos ou
perdidos ou compartilhados.
He
F
Estabilidade
Regra do Octeto
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
E não esqueça...
Imagem: Camada de valência do Níquel / Greg Robson / Creative
Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
A camada de valência é a última camada de distribuição
eletrônica.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Sobre a regra do octeto...
Para obter estabilidade, os átomos doam, recebem ou compartilham
elétrons. Com isso, passam a apresentar configuração eletrônica
semelhante à dos gases nobres.
Os gases nobres possuem 8 elétrons em
sua camada de valência. A única exceção
é o Hélio, que possui 2 elétrons na camada
de valência. Todos são estáveis, não
necessitando realizar ligações químicas
para adquirir estabilidade.
Cuidado com as
exceções à regra do
octeto.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Existem três classes de exceções à regra do octeto…
1. moléculas com número ímpar de elétrons:
N O
N O
Imagem: Magnus Manske / US
Department of Health and
Human Services / United
States Public domain.
2. moléculas nas quais um átomo tem menos de um octeto, ou seja,
moléculas deficientes em elétrons (relativamente raro): o exemplo mais
típico é o BF3.
3. moléculas nas quais um átomo tem mais do que um octeto, ou seja,
moléculas com expansão de octeto. Os átomos do 3º período em diante
podem acomodar mais de um octeto.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
E o que dizer do potencial de ionização e da afinidade eletrônica?
É a energia requerida para retirar um elétron do átomo (PI). A afinidade
eletrônica é a energia liberada quando um átomo recebe um elétron (AE).
Afinidade Eletrônica
Energia de ionização
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
E não podemos esquecer a polaridade das ligações...
Olhando para uma molécula de
oxigênio vemos que ela tem os
dois átomos iguais.
Nesse caso, dizemos que elas têm
a mesma eletronegatividade, que
pode ser definida como a
intensidade com que um átomo
ligado atrai elétrons da ligação
química.
Uma molécule de oxigênio O2
Quando os átomos possuem a mesma eletronegatividade, a ligação é chamada
de ligação covalente apolar.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
E quando dois átomos com polaridades diferentes se ligam???
Nesse caso, a nuvem eletrônica não estará uniformemente distribuída; ela
estará mais densa junto ao átomo mais eletronegativo. Essa ligação passa a
ser chamada ligação covalente polar.
Quanto maior for a diferença de
eletronegatividade entre os átomos,
maior será a polaridade da ligação
formada.
Imagem: Bin im Gartem / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Sobre as interações moleculares...
Forças intermoleculares são as forças que ocorrem entre uma molécula e a
molécula vizinha.
Interações ou
forças de Van der
Waals
Explicam as temperaturas de fusão
e de ebulição de substâncias
formadas por moléculas apolares.
Esta força é produzida pela correlação dos movimentos dos elétrons de um
átomo, com os movimentos dos elétrons de outro átomo tendendo a se
aproximar para atingir a distância de energia mínima. Quanto maior o
número de elétrons de que a molécula dispõe, mais polarizável será e,
portanto, maior será a atração de Van der Waals.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Curiosidade...
Uma dúvida cruel tem atormentado muitos
cientistas: como, de fato, a lagartixa consegue
caminhar pelas paredes, mesmo no teto? Alguns
sugeriram que suas patas possuíssem
microventosas. Entretanto, todas as tentativas de
se provar a existência de tais ventosas falharam:
as lagartixas possuem tal comportamento
mesmo sob vácuo ou sobre uma superfície
muito lisa e molhada. Em 1960, o alemão Uwe
Hiller sugeriu que um tipo de força atrativa,
entre as moléculas da parede e as moléculas da
pata da lagartixa, fosse a responsável1.
Imagem: Manzurur Rahman Khan / Creative Commons Attribution 3.0
Unported
“Lagartixa de Van der Walls”
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
E continua...
Hiller sugeriu que estas forças fossem as
forças intermoleculares de van der Waals.
Tudo bem que elas mantenham moléculas unidas,
mas... uma lagartixa? Poucos deram crédito à
sugestão de Hiller. Até que, em um exemplar recente
da revista Nature, Autumn escreveu o artigo
“Full, Adhesive force of a single gecko foot-hair "
(Autumn, K.et al., Nature 405, 681-685 (2000),
trazendo evidências de que, de fato, são
forças intermoleculares as responsáveis pela adesão
da pata da lagartixa à parede. Mais precisamente,
entre a superfície e as moléculas dos Setae, pelos
microscópicos que cobrem as patas das lagartixas1.
http://htmlimg3.scribd
assets.com/65f5qnsg
74hg6lq/images/141ab4ddb3bd.jpg
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Forças Intermoleculares: dipolo - dipolo...
As moléculas de alguns materiais, embora
eletricamente neutras, podem possuir um
dipolo elétrico permanente. Devido a alguma
distorção na distribuição da carga elétrica, um
lado da molécula é ligeiramente mais "positivo"
e o outro é ligeiramente mais "negativo". A
tendência é a de essas moléculas se alinharem
e interagirem umas com as outras, por atração
eletrostática entre os dipolos opostos2.
Imagem: Shizhao / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0
São características de moléculas polares.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Forças Intermoleculares: dipolo - dipolo induzido...
A presença de moléculas que têm
dipolos permanentes pode distorcer
a distribuição de carga elétrica em
outras moléculas vizinhas, mesmo as
que não possuem dipolos (apolares),
através
de
uma
polarização
induzida3.
Dipolo-dipolo induzido
C3H6O
C6H14
Imagem: SEE-PE
O momento de dipolo de um átomo
ou molécula apolar num campo
elétrico externo é chamado de
Dipolo Induzido3.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Pontes de hidrogênio...
Ligação hidrogênio: ocorre entre átomos de hidrogênio ligados a elementos como
o oxigênio, flúor ou nitrogênio, com átomos de O, N ou F de outras moléculas.
Esta interação é a mais intensa de todas as forças intermoleculares4.
Imagem: Chem540f09grp6 / Domínio Público
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Explicando fenômenos...
“A tensão superficial da água”
Como consequência das fortes interações
intermoleculares, a água apresenta algumas
propriedades especiais. Alguns insetos, por
exemplo, podem andar sobre ela. Uma
lâmina
de
barbear,
se
colocada
horizontalmente, também flutua na água.
Isto se deve à tensão superficial da água,
uma propriedade que faz com que o líquido
se comporte como se tivesse uma membrana
elástica em sua superfície. Esse fenômeno
pode ser observado em quase todos os
líquidos e é o responsável pela forma
esférica de gotas ou bolhas do líquido4.
Imagem: Bandan / Creative Commons Attribution-Share
Alike 3.0 Unporte
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
A razão é que as moléculas de água
interagem muito mais fortemente com
suas vizinhas do que com as moléculas
do ar, na interface. As moléculas que
estão no interior da gota, por exemplo,
interagem com outras moléculas em
todas as direções; as moléculas da
superfície, por outro lado, interagem
somente com moléculas que estão no
líquido, nas suas laterais ou logo
abaixo. Este desbalanço de forças
intermoleculares faz com que essas
moléculas da superfície sejam atraídas
para o interior do líquido4.
Imagem: Roger McLassus / Creative Commons Atribuição-Partilha
nos Termos da Mesma Licença 3.0 Unported
Continuando a explicar fenômenos...
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Voltando à ligação covalente, é importante ressaltar...
A ligação covalente geralmente é feita entre os não metais e não
metais, hidrogênio e não metais e hidrogênio com hidrogênio.
A ligação covalente envolve o
compartilhamento de um par
de elétrons entre dois átomos.
Moléculas de ar
Oxigênio O2
Óxido nitroso N2O
Clorofluorcarbono CFC
Oxigênio
Hidrogênio
Carbono
Dióxido de Carbono CO2
Metano CH4
Nitrogênio
Ozônio O3
Cloro
Fluor
E como
representar uma
ligação
covalente???
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Símbolo de Lewis...
Esta notação consiste numa representação esquemática da camada de valência
de cada átomo (representados por pontos ou cruzes).
H
H
a)
C
H
H
H
N
H
H
O
H
F
H
H
F
H
H
H
H
b)
C
H
H
H
N
H
H
O
H
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Vamos às características...
Existem dois tipos de substâncias formadas por ligações covalentes: as
substâncias moleculares e os sólidos covalentes.
Substâncias
moleculares
Sólidos
covalentes
São compostos que só apresentam
ligações covalentes entre seus
átomos, intramoleculares, mas não
entre moléculas, intermolecular.
Sólido cristalino formado somente
por ligações covalentes. Formam
macromoléculas.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Os compostos moleculares e os sólidos covalentes...
Não possuem íons;
possuem moléculas.
São de baixa condução de
corrente elétrica quando
puras.
Apresentam baixas
temperaturas de fusão e de
ebulição (não resistem ao
calor).
Imagem: Grafite / Karelj / Domínio Público.
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Os compostos moleculares e os sólidos covalentes...
Podem ser sólidos, líquidos
ou gasosos.
Quando em solução aquosa, se
houver formação de íons
(ionização), passam a conduzir
corrente elétrica.
Geralmente, são insolúveis em
água. A solubilidade em água
vai depender da polaridade da
molécula.
Imagem: Diamante / Mario Sarto / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
Vamos exercitar???
Monte esquemas de Lewis e forme moléculas com os
átomos abaixo. Em seguida, utilize bolas de isopor e
palitos e tente representar as moléculas formadas.
a) K(Z = 19)
e) S(Z = 16)
b) Ca (Z = 20) c) C(Z = 6) d) F(Z = 9)
f ) N (Z = 7)
g) O(Z = 8) h) H(Z = 1)
QUÍMICA, 1º Ano do Ensino Médio
Ligação covalente
REFERÊNCIAS
MACHADO, A. H.; MORTIMER, E. F.; Química. v. 1, Editora Scipione. 2011.
REIS, M.; Química – Meio Ambiente – Cidadania – Tecnologia. v. 1, Editora FTD, 2011
Revista Eletrônica do Departamento de Química da Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC
http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/
Tabela de Imagens
n° do direito da imagem como está ao lado da foto
slide
2
3a
3b
3c
4a
4b
4c
5
6a
6b
Doublecompile / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
Estrutura 3D do Sal (NaCl) / H. Hoffmeister /
Creative Commons Attribution-Share Alike
3.0
Glane23 / Creative Commons AttributionShare Alike 3.0 Unported
ArnoldReinhold / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
Molécula de Dextrose / Ljfa-ag / Creative
Commons Attribution-Share Alike 3.0
Unported
Llez / Creative Commons Attribution-Share
Alike 3.0 Unported
Glane23 / Creative Commons AttributionShare Alike 3.0 Unported
Doublecompile / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
ArnoldReinhold / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
Glane23 / Creative Commons AttributionShare Alike 3.0 Unported
link do site onde se consegiu a informação
Data do
Acesso
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DrawingInt 24/08/2012
ellectGirl.svg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NaCl24/08/2012
Ionengitter.png
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pringles_c 24/08/2012
hips.JPG
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Salt_shake 24/08/2012
r.agr.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dextrose.p 24/08/2012
ng
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ipomoea_
batatas_006.JPG
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Demerara_
sugar-1.JPG
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DrawingInt
ellectGirl.svg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Salt_shake
r.agr.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Demerara_
sugar-1.JPG
24/08/2012
24/08/2012
24/08/2012
24/08/2012
24/08/2012
Tabela de Imagens
n° do direito da imagem como está ao lado da foto
slide
7a
Estrutura 3D do Sal (NaCl) / H. Hoffmeister /
Creative Commons Attribution-Share Alike
3.0
7b Molécula de Dextrose / Ljfa-ag / Creative
Commons Attribution-Share Alike 3.0
Unported
10 SEE-PE
11a Modelo molecular / Mstroeck / Creative
Commons Attribution-Share Alike 3.0
Unported
11b Modelo 3D de Molécula / Chemitorium /
Creative Commons CC0 1.0 Universal Public
Domain Dedication
13 Doublecompile / Creative Commons
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
15 Camada de valência do Níquel / Greg Robson
/ Creative Commons Attribution-Share Alike
3.0 Unported
17 Magnus Manske / US Department of Health
and Human Services / United States Public
domain.
link do site onde se consegiu a informação
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:NaClIonengitter.png
Data do
Acesso
24/08/2012
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dextrose.p 24/08/2012
ng
Acervo SEE-PE.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:C60a.png
24/08/2012
24/08/2012
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Neopentan 24/08/2012
e_Molecule_3D_X.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DrawingInt 24/08/2012
ellectGirl.svg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Capa_elect 24/08/2012
r%C3%B3nica_028_N%C3%ADquel.svg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mol_geom 24/08/2012
_BF3.PNG
Tabela de Imagens
n° do direito da imagem como está ao lado da foto
slide
20
22
24
25
26
27
28
32
33
34
link do site onde se consegiu a informação
Bin im Gartem / Creative Commons
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:H2O_Kalot
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
tenmodell_und_St%C3%A4bchenmodell_8126.JPG
Manzurur Rahman Khan / Creative Commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:HouseLizar
Attribution 3.0 Unported
d.JPG
Shizhao / Creative Commons Attributionhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:VanderWa
Share Alike 3.0
als_forze_attrattive.png
SEE-PE
Acervo SEE-PE.
Chem540f09grp6 / Domínio Público
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Revisited_
Glutamic_Acid_Lysine_salt_bridge.png
Bandan / Creative Commons Attributionhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Danby_Ins
Share Alike 3.0 Unporte
ect.jpg
Roger McLassus / Creative Commons
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:2006-01Atribuição-Partilha nos Termos da Mesma
15_coin_on_water_retouched.jpg?uselang=pt-br
Licença 3.0 Unported
Grafite / Karelj / Domínio Público.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Grafit_1.jp
g?uselang=pt-br
Diamante / Mario Sarto / Creative Commons http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Brillanten.j
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
pg
Doublecompile / Creative Commons
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DrawingInt
Attribution-Share Alike 3.0 Unported
ellectGirl.svg
Data do
Acesso
24/08/2012
24/08/2012
24/08/2012
24/08/2012
24/08/2012
24/08/2012
24/08/2012
24/08/2012
24/08/2012
24/08/2012