A maioria dos elementos químicos, com exceção dos gases nobres, ocorre praticamente apenas na forma de compostos químicos. Sua formação ocorre como resultado de reações químicas quando os átomos se aproximam. Então, vamos considerar o que eles têm em comum e como isso os afeta.
Reações combinadas
As reações que produzem compostos químicos podem ocorrer de duas maneiras, dependendo dos átomos:
- Através de interações repulsivas , que são consequência da sobreposição de camadas de elétrons e da interação eletrostática de cargas unipolares.
- Através da ação de forças atrativas causadas pela interação eletrostática de cargas dissimilares, como as interações entre elétrons e núcleos atômicos ou aquelas resultantes de mudanças na distribuição de densidades de carga.
Acontece que existe uma tendência na natureza de buscar o mínimo de energia . Isto também se aplica aos átomos, o que se reflecte directamente precisamente na sua produção de ligações químicas – os átomos combinam-se se for energeticamente vantajoso para eles fazê-lo. A maioria dos elementos liga naturalmente seus átomos a outros ou entre si.
Ligação química
Conforme mencionado anteriormente, os átomos podem se combinar com átomos do mesmo ou de outro elemento químico . Uma ligação química é chamada de interação entre átomos que os torna permanentemente ligados entre si. Os elétrons de valência , presentes na camada mais externa dos átomos, estão envolvidos na formação de ligações químicas.
Ligação química em hidrogênio de dois átomos H 2
O hidrogênio é um elemento químico e uma substância cujos átomos nunca existem no estado livre. Seus átomos estão sempre emparelhados por uma ligação química específica . Envolve cada um dos átomos de hidrogênio presentes cedendo um elétron de valência para ser compartilhado. Isto permite que cada um deles atinja o estado de energia mais favorável para si e obtenha a configuração eletrônica do gás nobre mais próximo dele na tabela periódica, ou seja, o hélio. Esses elétrons compartilhados são conhecidos como par de elétrons compartilhado ou par de ligação de elétrons. Este tipo de ligação que ocorre entre átomos de hidrogênio pode ser representado simbolicamente como H:H.
Ligação covalente
Um excelente exemplo da ocorrência de uma ligação covalente é o hidrogênio de dois átomos descrito anteriormente. Ele compartilha um par de elétrons comum, específico para esse tipo de ligação. Envolve a comunhão de elétrons e a formação de pares de elétrons de ligação que pertencem igual ou diferentemente a ambos os átomos.
Ligação covalente não polar
Tais ligações covalentes, nas quais o par de elétrons de ligação pertence igualmente a ambos os átomos, também são chamadas de ligações covalentes atômicas ou apolares e são formadas principalmente entre átomos do mesmo não metal. Tais estruturas, formadas pela formação de ligações covalentes apolares, são chamadas de moléculas homoatômicas.
Elétrons de moléculas diatômicas de cloro Cl 2
Uma ligação covalente apolar também é característica da molécula de cloro , na qual dois átomos de cloro compartilham um elétron de valência cada, produzindo um octeto de elétrons e uma configuração eletrônica de argônio. Ao considerar os elétrons presentes em ambos os átomos de cloro da molécula, percebe-se que, além do par de elétrons de ligação, também existem elétrons que não estão diretamente envolvidos na formação da ligação química. Esses elétrons ou pares de elétrons são chamados de elétrons não ligantes. 
Como a molécula de nitrogênio está estruturada?
Acontece que os não metais podem compartilhar mais de um par de elétrons . Por exemplo, uma molécula de nitrogênio é composta de dois átomos de nitrogênio. Cada um deles tem cinco elétrons de valência na última camada, sendo necessário ter até três elétrons adicionais para formar um octeto. Para atingir a configuração eletrônica desejada, cada átomo de nitrogênio cede três elétrons para serem compartilhados. Isso resulta em três pares de elétrons de ligação entre os átomos . Essa ligação específica tem seu próprio nome – ligação tripla. Além dos pares de elétrons compartilhados, cada átomo de nitrogênio possui um par de elétrons não ligante. A ligação tripla é o máximo possível para a formação de átomos. Não foram encontrados na natureza compostos químicos caracterizados pela presença de mais de três ligações na molécula.
E as moléculas heteroatômicas?
Assim como os átomos pertencentes ao mesmo elemento químico, os átomos de diferentes não-metais são capazes de se ligar entre si através da produção de pares de elétrons de ligação comuns. O exemplo mais conhecido de tal estrutura é o cloreto de hidrogênio, um composto químico formado pela combinação de átomos de hidrogênio e cloro. Cada um dos átomos que constituem uma molécula precisa de um elétron para atingir a configuração eletrônica mais favorável para si.
Ligação covalente na molécula de cloreto de hidrogênio
Para alcançar a configuração eletrônica dos gases nobres mais próximos, tanto o hidrogênio quanto o cloro doam um elétron de valência cada para produzir um par de elétrons de ligação. Este tratamento resulta em duas configurações eletrônicas permanentes, com o hidrogênio adotando a configuração de hélio e o átomo de cloro adotando a configuração de argônio. Assim, em suas camadas de valência há um dupleto e um octeto de elétrons , respectivamente. No entanto, podemos observar aqui uma interação ligeiramente diferente do que no caso da molécula de hidrogênio – verifica-se que o par de elétrons gerado entre os átomos de hidrogênio e cloro não pertence igualmente a eles. Ele é deslocado para aquele com maior capacidade de atrair elétrons, neste caso o átomo de cloro, de modo que o par de elétrons de ligação é deslocado em direção a ele. Este tipo de ligação também é uma ligação covalente, mas também chamada de ‘polar’. 
Ligação covalente polar
Tal ligação é formada entre átomos pertencentes a diferentes não metais. Eles realizam o movimento característico de uma ligação covalente – eles compartilham alguns de seus elétrons, mas comparados a uma ligação covalente apolar, os pares de elétrons produzidos neste caso são deslocados em direção a um dos átomos. Aquele que atrai elétrons com mais força. Geralmente é o átomo que possui o maior número de elétrons em sua camada de valência. É sempre o átomo que possui maior eletronegatividade.
Estrutura eletrônica da molécula de amônia
A amônia é uma molécula composta por um átomo de nitrogênio e três átomos de hidrogênio. Possui uma ligação covalente polar. Sabendo que o nitrogênio pertence ao grupo 15 da tabela periódica dos elementos , sabemos que ele possui cinco elétrons de valência. Em contraste, cada átomo de hidrogênio possui apenas um elétron. Para uma configuração eletrônica permanente, o nitrogênio precisa de três elétrons, que podem ser fornecidos pela presença de átomos de hidrogênio. Cada um produz um par de elétrons de ligação com um átomo de nitrogênio. Isso garante que cada átomo presente tenha a configuração eletrônica mais favorável para si. Como o átomo de nitrogênio tem maior capacidade de atrair elétrons do que o átomo de hidrogênio, todos os três pares de elétrons de ligação são deslocados justamente em sua direção.
Estrutura eletrônica da molécula de dióxido de carbono
O átomo de carbono está no grupo 14 da tabela periódica e, portanto, possui quatro elétrons de valência em sua camada de valência. Em contraste, cada um dos dois átomos de oxigênio possui seis elétrons de valência. Como os átomos atuais lutam apenas por octetos, os átomos de oxigênio cederam dois elétrons para serem compartilhados, e o átomo de carbono compartilha dois elétrons com cada um, para um total de todos os quatro elétrons de valência a serem compartilhados. Isto resulta em até quatro pares de elétrons de ligação – dois entre o átomo de carbono e cada átomo de oxigênio. Ao comparar os valores de eletronegatividade dos átomos de carbono e oxigênio, sabemos que é o oxigênio que apresenta maior predisposição para atrair elétrons. Portanto, todos os quatro pares de elétrons de ligação são deslocados em direção aos átomos de oxigênio.
Como verificar o tipo de ligação presente em uma molécula?
Um fator chave na determinação do tipo de ligação presente em uma molécula é a eletronegatividade de seus constituintes atômicos. É a capacidade dos átomos de atrair elétrons e, portanto, também no caso de ligação covalente, a capacidade de atrair pares de elétrons de ligação entre si. Quanto maior o valor da eletronegatividade, mais fortemente o átomo atrai elétrons. Além disso, a diferença entre as eletronegatividades dos átomos presentes na molécula nos diz com que tipo de ligação química estamos lidando. Se, numa molécula, a diferença na eletronegatividade dos átomos que a constituem, denotada como ΔE, for igual a 0,0 ou não superior a 0,4, a ligação é covalentemente não polarizada. Se ΔE estiver entre 0,4 e 1,6, existe uma ligação covalente polar na molécula. Se, por outro lado, a diferença na eletronegatividade dos átomos ultrapassar 1,6, isso indica a presença de uma ligação iônica.
