Ligação covalente

Uma ligação covalente é uma ligação química em que os átomos compartilham um ou mais pares de elétrons. Na química introdutória, isso geralmente acontece entre átomos não metálicos e explica muitas moléculas comuns, como $\text{H}_2$, $\text{O}_2$, $\text{H}_2\text{O}$ e $\text{CO}_2$.

Se você lembrar de apenas uma ideia, lembre-se desta: ligação covalente envolve compartilhamento de elétrons, e não a transferência completa deles de um átomo para outro.

Por que as ligações covalentes se formam

Os átomos frequentemente se ligam porque uma configuração ligada tem menor energia do que os mesmos átomos separados. Em muitos casos introdutórios, compartilhar elétrons permite que cada átomo complete melhor sua camada de valência.

Para muitos átomos dos grupos principais, isso é descrito pela regra do octeto. Essa regra é útil, mas é um padrão, não uma lei. O hidrogênio é uma exceção comum porque geralmente é estável com $2$ elétrons, e não $8$.

O que significa compartilhar elétrons

Em uma ligação covalente, os elétrons são atraídos por ambos os núcleos. Essa atração compartilhada mantém os átomos unidos.

O compartilhamento não precisa ser igual. Se um átomo atrai os elétrons compartilhados com mais força, a ligação continua sendo covalente, mas passa a ser uma ligação covalente polar em vez de uma ligação apolar.

Exemplo resolvido: como $\text{H}_2$ se forma

Dois átomos de hidrogênio podem formar $\text{H}_2$. Cada átomo de hidrogênio começa com um elétron, e cada um é mais estável com $2$ elétrons em sua primeira camada.

Quando os dois átomos compartilham um par de elétrons, cada hidrogênio efetivamente conta esse par compartilhado em sua camada mais externa. Isso dá a cada átomo o dueto estável de que precisa.

Você verá isso frequentemente representado assim:

$$\text{H} \cdot + \cdot \text{H} \rightarrow \text{H}:\text{H}$$

Os dois pontos na estrutura final representam um par de elétrons compartilhado, que corresponde a uma ligação covalente simples.

Este é o exemplo mais simples de ligação covalente porque o hidrogênio não precisa de um octeto. Ele precisa apenas de um dueto, então um par compartilhado já é suficiente.

Ligações covalentes simples, duplas e triplas

Uma ligação simples tem um par de elétrons compartilhado. Uma ligação dupla tem dois pares compartilhados. Uma ligação tripla tem três pares compartilhados.

Mais pares compartilhados geralmente significam uma ligação mais curta e mais forte, quando você compara os mesmos dois átomos em moléculas comparáveis. Essa comparação deve ser feita com cuidado, porque a força da ligação também depende de quais átomos estão envolvidos.

Erros comuns sobre ligações covalentes

Confundir compartilhamento com compartilhamento igual

Nem toda ligação covalente compartilha elétrons de forma igual. O compartilhamento igual é mais próximo do caso apolar. O compartilhamento desigual gera cargas parciais e polaridade da ligação.

Tratar a regra do octeto como universal

A regra do octeto é um bom modelo inicial para muitas moléculas, mas não para todas. O hidrogênio segue a regra do dueto, e alguns átomos podem formar moléculas estáveis que não se encaixam em uma visão simples de octeto.

Confundir ligação covalente com ligação iônica

Na ligação iônica, os elétrons são transferidos o suficiente para formar íons com cargas opostas. Na ligação covalente, a ideia principal é a densidade eletrônica compartilhada entre os átomos.

Onde as ligações covalentes são usadas

As ligações covalentes são as conexões básicas em muitas substâncias conhecidas, incluindo água, oxigênio, dióxido de carbono, açúcares, proteínas, plásticos e DNA. Elas são especialmente importantes na química orgânica porque o carbono forma ligações covalentes com muitos elementos e pode construir cadeias e anéis estáveis.

Se você quiser prever a forma molecular, a polaridade ou a reatividade, entender a ligação covalente geralmente é o primeiro passo.

Tente um exemplo parecido

Tente sua própria versão com $\text{Cl}_2$ ou $\text{O}_2$ e faça primeiro uma pergunta: de quantos elétrons cada átomo precisa para ter uma camada de valência mais estável? Depois, conte quantos pares precisam ser compartilhados. Se quiser ir além, explore as estruturas de Lewis em seguida, porque elas tornam as ligações covalentes muito mais fáceis de visualizar.