Ligações químicas

Ligações químicas

Uma ligação química envolve a interação entre os elétrons de átomos individuais dos elementos constituintes que formam uma conexão permanente entre eles. Isso resulta na formação de um composto químico. Normalmente, os elementos individuais têm propriedades diferentes daquelas da molécula da qual fazem parte. A formação de compostos químicos por meio de ligações resulta do fato de que os elementos tendem a atingir o menor estado de energia possível. Isso os torna quimicamente inertes. Os átomos dos elementos são atraídos para a configuração eletrônica que está mais próxima do hélio na tabela periódica (Grupo 18). Isso é expresso nas regras do dupleto e do octeto . A regra do dupleto descreve a tendência dos átomos de terem dois elétrons de valência na camada externa. A regra do octeto é semelhante, pois os elementos tendem a ter oito elétrons de valência. As regras dupleto e octeto são refletidas por elementos químicos na medida em que formam uma ou mais ligações químicas. O número de ligações que um átomo é capaz de formar é chamado de valência . No entanto, um único elemento pode ser caracterizado por diferentes valências. Para caracterizar completamente uma ligação química, muitas vezes também fornecemos outras informações sobre ela, como sua energia, comprimento de ligação e a diferença de eletronegatividade dos elementos constituintes.

A importância da eletronegatividade na formação de ligações

Eletronegatividade é um termo usado para descrever o fenômeno de atração de elétrons compartilhados pelos átomos dos elementos que formam uma determinada ligação química. A eletronegatividade refere-se diretamente à energia de ligação entre os átomos. A maneira como os elementos químicos atingem as configurações eletrônicas do gás nobre mais próximo na tabela periódica, ou seja, como eles formam ligações químicas, depende diretamente da eletronegatividade de seus componentes individuais. Elementos particulares interagem com elétrons de outros átomos com forças variadas, de acordo com a forma como eles são classificados em uma escala criada por Linus Pauling ( Pauling Electronegativity Scale ). Os metais são caracterizados por baixos valores de eletronegatividade. Como resultado, eles atraem fracamente outros elétrons e doam seus próprios elétrons facilmente. Eles também são chamados de elementos eletropositivos. O césio (ou frâncio obtido artificialmente) tem a menor eletronegatividade de 0,7. Os não-metais se comportam de maneira diferente. O flúor é o elemento mais eletronegativo (4.0) de todos. Os não-metais atraem fortemente os elétrons de valência dos átomos aos quais desejam se ligar.

Tipos de ligações químicas

Ligações ionicas

Uma ligação iônica é formada entre átomos metálicos e átomos não metálicos, que diferem significativamente em sua eletronegatividade de Pauling. O elemento mais eletronegativo atrai elétrons que são adicionados à sua camada de valência. Essa afinidade faz com que o elemento tenha um excesso de elétrons e, portanto, se torne um íon negativo ou ânion. Ao mesmo tempo, o átomo (eletropositivo) que perdeu seus elétrons agora tem uma escassez de elétrons, tornando-se um íon positivo ou cátion. Supõe-se que, para formar uma ligação iônica, a diferença de eletronegatividade deve ser de pelo menos 1,7. Os íons resultantes (cátion e ânion) se atraem como resultado da atração eletrostática de íons de cargas opostas. Deve-se notar, no entanto, que na vida real não existem ligações 100%iônicas. A participação percentual dessa ligação depende da diferença de eletronegatividade entre os átomos constituintes: quanto maior a diferença, maior a participação percentual da ligação iônica.

Ligações covalentes (atômicas)

Uma ligação covalente ocorre entre átomos de não-metais que têm uma pequena diferença em sua eletronegatividade de Pauling. Os elementos que formam uma ligação covalente “compartilham” elétrons de valência de tal forma que cada um deles pode atingir o menor estado de energia possível. O par de elétrons resultante é conhecido como par compartilhado. Ele está localizado entre os átomos na forma de uma nuvem de elétrons. Se houver uma diferença de eletronegatividade entre os elementos constituintes, a ligação covalente torna-se polarizada e o par de elétrons compartilhado é deslocado para o elemento com maior eletronegatividade (que atrai os elétrons com mais força). A molécula torna-se então um dipolo, ou seja, tem pólos positivos e negativos. Se dois átomos envolvidos na ligação covalente forem iguais, eles formarão uma ligação covalente apolar. O par de elétrons não é deslocado em nenhuma direção, porque a diferença de eletronegatividade na escala de Pauling é 0.

Ligações covalentes coordenadas

Esse é um tipo de ligação onde um dos átomos cede seu par de elétrons tornando-se o chamado doador. O átomo em uma molécula ou em um íon com uma camada de valência incompleta torna-se o chamado aceptor. Outro nome para esse vínculo é vínculo dativo. A ligação covalente coordenada é semelhante à ligação covalente em certo sentido. Nesse caso, no entanto, o compartilhamento de elétrons ocorre como resultado de apenas um átomo doar seu par de elétrons.

ligações metálicas

Ligações metálicas são tipos especiais de ligações encontradas em metais e suas ligas. Os cátions nos metais formam uma rede cristalina específica e são carregados positivamente. Os elétrons viajam nas camadas de valência dos átomos metálicos. Eles formam uma nuvem de elétrons e se movem livremente entre os cátions metálicos na rede cristalina. Eles são chamados de elétrons deslocalizados. Como são carregados negativamente, eles equilibram os cátions carregados positivamente, tornando os metais eletricamente neutros.

Interações intermoleculares

Existem muitos compostos no mundo real cujos átomos não estão conectados por ligações químicas. Eles interagem entre si como resultado de forças muito mais fracas e de curto alcance, chamadas forças de van der Waals, e ligações de hidrogênio.

Forças de Van der Waals

Estas são interações de curto alcance que ocorrem entre moléculas apolares. Eles desempenham um papel importante em macromoléculas, como os polímeros. Além disso, eles influenciam o estado físico de elementos específicos da matéria. O exemplo mais comum de atrações de van der Waals é o grafite em lápis. Conforme você pressiona o lápis no papel, camadas de grafite (que estão fracamente ligadas umas às outras) deslizam umas sobre as outras e se depositam em uma página.

ligações de hidrogênio

As ligações de hidrogênio são cerca de 10 vezes mais fracas em comparação com as ligações covalentes. Eles podem ocorrer dentro de uma única molécula ou entre moléculas diferentes. Eles são formados entre átomos de hidrogênio ligados a átomos de elementos químicos eletronegativos e átomos de elementos altamente eletronegativos que possuem pares de elétrons solitários. Este tipo de atração química é característico dos grupos -OH, -SH e -NH ₂ . As pontes de hidrogênio desempenham um papel importante em todos os tipos de sistemas biológicos. Isso leva à associação, ou seja, mantém juntos grupos maiores de moléculas, o que altera suas propriedades, como ponto de ebulição, densidade ou solubilidade.