As diferentes substâncias que existem no universo são compostas de átomos, íons ou moléculas. Os elementos químicos se combinam por meio de ligações químicas. Essas ligações podem ser:
Ligação covalente
Ligação iônica
Ligação metálica
Compartilhamento de elétrons
Transferência de elétrons
Entre átomos de metais
Aproveite as questões abaixo para testar seus conhecimentos sobre ligações químicas.
Exercícios propostos
Questão 1
Para interpretar as propriedades das diversas substâncias é necessário conhecer as ligações entre os átomos e as ligações entre as respectivas moléculas. Em relação à ligação entre átomos pode afirmar-se que:
(A) entre átomos ligados predominam as forças de atração.
(B) quando se forma uma ligação entre átomos o sistema formado atinge o máximo de energia.
(C) as atrações e repulsões numa molécula não são só de natureza eletrostática.
(D) entre átomos ligados há equilíbrio entre as atrações e as repulsões eletrostáticas. (E) ocorre por forças de London.
Alternativa correta: (D) entre átomos ligados há equilíbrio entre as atrações e as repulsões eletrostáticas.
Os átomos são formados por cargas elétricas e são as forças elétricas entre as partículas que levam a formação de ligações. Por isso, todas as ligações químicas são de natureza eletrostática.
Os átomos apresentam forças de:
repulsão entre os núcleos (cargas positivas);
repulsão entre os elétrons (cargas negativas);
atração entre núcleos e elétrons (cargas positivas e negativas).
Em todos os sistemas químicos, os átomos procuram ficar mais estáveis e essa estabilidade é obtida em uma ligação química.
A estabilidade ocorre devido o equilíbrio entre as forças de atração e de repulsão, pois os átomos alcançam um estado de menor energia.
Questão 2
Faça a correspondência correta entre as frases da coluna I e o tipo de ligação da coluna II.
I
II
(A) Entre átomos de Na
1. Ligação covalente simples
(B) Entre átomos de Cl
2. Ligação covalente dupla
(C) Entre átomos de O
3. Ligação metálica
(D) Entre átomos de N
4. Ligação iônica
(E) Entre átomos de Na e Cl
5. Ligação covalente tripla
Resposta:
Átomos
Tipos de ligação
Representação
(A) Entre átomos de Na
Ligação metálica. Os átomos desse metal ligam-se entre si por meio de ligações metálicas e a interação entre cargas positivas e negativas faz aumentar a estabilidade do conjunto.
(B) Entre átomos de Cl
Ligação covalente simples. Ocorre o compartilhamento de elétrons e formação de ligação simples porque há apenas um par de elétrons ligantes.
(C) Entre átomos de O
Ligação covalente dupla. Há dois pares de elétrons ligantes.
(D) Entre átomos de N
Ligação covalente tripla. Há três pares de elétrons ligantes.
(E) Entre átomos de Na e Cl
Ligação iônica. Estabelecida entre íons positivos (cátions) e íons negativos (ânions) por meio de transferência de elétrons.
Questão 3
O metano, a amônia, a água e o fluoreto de hidrogênio são substâncias moleculares cujas estruturas de Lewis se representam na tabela seguinte.
Metano, CH4
Amônia, NH3
Água, H2O
Fluoreto de hidrogênio, HF
Indique o tipo de ligação que se estabelece entre os átomos que constituem estas moléculas.
Resposta correta: Ligação covalente simples.
Observando a tabela periódica, vemos que os elementos das substâncias não são metais.
O tipo de ligação que esses elementos formam entre eles é a ligação covalente, pois estão compartilhando elétrons.
Átomos de carbono, nitrogênio, oxigênio e flúor chegam a oito elétrons na camada de valência devido o número de ligações que fazem. Obedecem, portanto, a regra do octeto.
Já o hidrogênio participa na formação das substâncias moleculares compartilhando um par de elétrons, estabelecendo ligações covalentes simples.
Questões sobre ligações químicas aparecem bastante nos vestibulares. Veja a seguir como o tema pode ser abordado.
Questão 1
(UEMG) As propriedades exibidas por um certo material podem ser explicadas pelo tipo de ligação química presente entre suas unidades formadoras. Em uma análise laboratorial, um químico identificou para um certo material as seguintes propriedades:
Alta temperatura de fusão e ebulição
Boa condutividade elétrica em solução aquosa
Mau condutor de eletricidade no estado sólido
A partir das propriedades exibidas por esse material, assinale a alternativa que indica o tipo de ligação predominante no mesmo:
Analisando os estados físicos das amostras quando são submetidas às temperaturas apresentadas, temos que:
Amostra
Estado físico a 25 ºC
Estado físico a 1000 ºC
Classificação dos compostos
A
sólido
líquido
Iônico
B
sólido
--------
Molecular
C
sólido
sólido
Metal
D
sólido
sólido
Iônico
Tanto o composto A como D são isolantes no estado sólido (a 25 °C), mas quando a amostra A passa ao estado líquido ela torna-se condutora. Essas são características de compostos iônicos.
Compostos iônicos no estado sólido não permitem a condutividade por causa da forma como os átomos se arranjam.
Em solução, os compostos iônicos se transformam em íons e permitem a condução de eletricidade.
É característica dos metais a sua boa condutividade como a amostra C.
Compostos moleculares são eletricamente neutros, ou seja, isolantes como a amostra B.
(Fuvest) Considere o elemento cloro formando compostos com, respectivamente, hidrogênio, carbono, sódio e cálcio. Com quais desses elementos o cloro forma compostos covalentes?
Resposta:
Elementos
Como ocorre a ligação
Ligação formada
Cloro
Hidrogênio
Covalente (compartilhamento de elétrons)
Cloro
Carbono
Covalente (compartilhamento de elétrons)
Cloro
Sódio
Iônica (transferência de elétrons)
Cloro
Cálcio
Iônica (transferência de elétrons)
Compostos covalentes ocorrem na interação de átomos de não metais, não metais com hidrogênio ou entre dois átomos de hidrogênio.
Então, a ligação covalente ocorre com cloro + hidrogênio e cloro + carbono.
Sódio e cálcio são metais e ligam-se ao cloro por uma ligação iônica.
Questões do Enem
A abordagem do Enem sobre o tema pode ser um pouco diferente do que vimos até agora. Veja como as ligações químicas apareceram na prova de 2018 e aprenda um pouco mais sobre esse conteúdo.
Questão 1
(Enem/2018) Pesquisas demonstram que nanodispositivos baseados em movimentos de dimensões atômicas, induzidos por luz, poderão ter aplicações em tecnologias futuras, substituindo micromotores, sem a necessidade de componentes mecânicos. Exemplo de movimento molecular induzido pela luz pode ser observado pela flexão de uma lâmina delgada de silício, ligado a um polímero de azobenzeno e a um material suporte, em dois comprimentos de onda, conforme ilustrado na figura. Com a aplicação de luz ocorrem reações reversíveis da cadeia do polímero, que promovem o movimento observado.
TOMA, H. E. A nanotecnologia das moléculas. Química Nova na Escola, n. 21, maio 2005 (adaptado).
O fenômeno de movimento molecular, promovido pela incidência de luz, decorre do(a)
(A) movimento vibracional dos átomos, que leva ao encurtamento e à relaxação das ligações.
(B) isomerização das ligações N=N sendo a forma cis do polímero mais compacta que a trans.
(C) tautomerização das unidades monoméricas do polímero, que leva a um composto mais compacto.
(D) ressonância entre os elétrons π do grupo azo e os do anel aromático que encurta as ligações duplas.
(E) variação conformacional das ligações N=N que resulta em estruturas com diferentes áreas de superfície.
Alternativa correta: (B) isomerização das ligações N=N sendo a forma cis do polímero mais compacta que a trans.
O movimento na cadeia do polímero faz com que se observe um polímero mais longo à esquerda e um mais curto à direita.
Com a parte do polímero destacado observamos duas coisas:
Existem duas estruturas que são ligadas por uma ligação entre dois átomos (que a legenda indica ser nitrogênio);
Essa ligação está em posições diferentes em cada imagem.
Traçando uma linha na imagem, em A observamos que as estruturas estão acima e abaixo do eixo, ou seja, lados opostos. Já em B, estão do mesmo lado da linha traçada.
O nitrogênio realiza três ligações para ficar estável. Se ele está ligado à estrutura por uma ligação, então ele se liga ao outro nitrogênio por meio de uma ligação covalente dupla.
A compactação do polímero e flexão da lâmina ocorrem porque os ligantes ficam em posições diferentes quando ocorre a isomeria das ligações N=N.
A isomeria trans é observada em A (ligantes em lados opostos) e cis em B (ligantes no mesmo plano).
Questão 2
(Enem/2018) Alguns materiais sólidos são compostos por átomos que interagem entre si formando ligações que podem ser covalentes, iônicas ou metálicas. A figura apresenta a energia potencial de ligação em função da distância interatômica em um sólido cristalino. Analisando essa figura, observa-se que, na temperatura de zero kelvin, a distância de equilíbrio da ligação entre os átomos (R0) corresponde ao valor mínimo de energia potencial. Acima dessa temperatura, a energia térmica fornecida aos átomos aumenta sua energia cinética e faz com que eles oscilem em torno de urna posição de equilíbrio média (círculos cheios), que é diferente para cada temperatura. A distância de ligação pode variar sobre toda a extensão das linhas horizontais, identificadas com o valor da temperatura, de T1 a T4 (temperaturas crescentes).
O deslocamento observado na distância média revela o fenômeno da
(A) ionização.
(B) dilatação.
(C) dissociação.
(D) quebra de ligações covalentes.
(E) formação de ligações metálicas.
Alternativa correta: (B) dilatação.
Os átomos possuem cargas positivas e negativas. As ligações se formam quando alcançam uma energia mínima por equilíbrio das forças (repulsão e atração) entre os átomos.
A partir disso entendemos que: para ocorrer uma ligação química existe uma distância ideal entre os átomos para que eles fiquem estáveis.
O gráfico apresentado nos mostra que:
A distância entre dois átomos (interatômica) vai diminuindo até chegar a uma energia mínima.
A energia pode aumentar quando os átomos se tornam tão próximos que as cargas positivas dos seus núcleos se aproximam, começam a se repelir e consequentemente aumentam a energia.
Na temperatura T0 de zero Kelvin está o valor mínimo de energia potencial.
Ocorre o aumento da temperatura de T1 à T4 e a energia fornecida faz com que os átomos oscilem em torno da posição de equilíbrio (círculos cheios).
A oscilação ocorre entre a curva e o círculo cheio correspondente a cada temperatura.
Como a temperatura mede o grau de agitação das moléculas, quanto maior a temperatura mais o átomo oscila e aumenta o espaço ocupado por ele.
A maior temperatura (T4) indica que haverá um maior espaço ocupado por aquele grupo de átomos e assim, ocorre a dilatação do material.
Questão 3
(Enem/2019) Por terem camada de valência completa, alta energia de ionização e afinidade eletrônica praticamente nula, considerou-se por muito tempo que os gases nobres não formariam compostos químicos. Porém, em 1962, foi realizada com sucesso a reação entre o xenônio (camada de valência 5s²5p⁶) e o hexafluoreto de platina e, desde então, mais compostos novos de gases nobres vêm sendo sintetizados.
Tais compostos demonstram que não se pode aceitar acriticamente a regra do octeto, na qual se considera que, numa ligação química, os átomos tendem a adquirir estabilidade assumindo a configuração eletrônica de gás nobre. Dentre os compostos conhecidos, um dos mais estáveis é o difluoreto de xenônio, no qual dois átomos do halogênio flúor (camada de valência 2s²2p⁵) se ligam covalentemente ao átomo de gás nobre para ficarem com oito elétrons de valência.
Ao se escrever a fórmula de Lewis do composto de xenônio citado, quantos elétrons na camada de valência haverá no átomo do gás nobre?
(A) 6
(B) 8
(C) 10
(D) 12 (E) 7
Alternativa correta: C) 10.
O flúor é um elemento que faz parte do grupo 17 da Tabela Periódica. Por isso, na sua camada eletrônica mais externa existem 7 elétrons (2s2 2p5). Para adquirir estabilidade, segundo a regra do octeto, o átomo desse elemento necessita de um elétron para assim ter 8 elétrons na camada de valência e assumir a configuração eletrônica de gás nobre.
Já o xenônio é um gás nobre, e, por isso, já apresenta 8 elétrons na última camada (5s2 5p6).
Observe que o nome do composto é difluoreto de xenônio, ou seja, o composto é formado por dois átomos de flúor e um átomo de xenônio, XeF2.
Como diz no enunciado a ligação química entre os átomos é do tipo covalente, ou seja, há o compartilhamento de elétrons.
Representação das ligações covalentes no difluoreto de xenônio
Distribuindo os elétrons ao redor de cada átomo (7 ao redor do flúor e 8 ao redor do xenônio) vemos que o átomo de xenônio, ao se ligar com dois átomos de flúor, apresenta 10 elétrons na camada de valência.
Bacharela em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018) e Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011).
