Exemplos de perguntas sobre ligações covalentes
Introdução
Uma ligação covalente é um tipo de ligação química na qual dois átomos compartilham um ou mais pares de elétrons para atingir uma configuração eletrônica estável, como nos gases nobres. Essa ligação ocorre tipicamente entre átomos não metálicos que possuem eletronegatividades relativamente altas e não são significativamente diferentes entre si. A formação de ligações covalentes desempenha um papel crucial tanto na química orgânica quanto na inorgânica e é a base de muitos compostos que encontramos diariamente. Neste artigo, discutiremos diversos exemplos envolvendo ligações covalentes e apresentaremos soluções para nos ajudar a compreendê-las melhor.
Contoh Soal e Pembahasan
Questão 1
Determine o tipo e o número de ligações covalentes formadas na molécula de H2O (água).
Discussão:
Uma molécula de água consiste em um átomo de oxigênio (O) e dois átomos de hidrogênio (H).
1. Configuração eletrônica:
– Oxigênio: 1s² 2s² 2p⁴ (total de 8 elétrons)
– Hidrogênio: 1s¹ (total de 1 elétron)
O oxigênio precisa de mais dois elétrons para atingir a configuração de octeto (8 elétrons na camada mais externa), enquanto cada átomo de hidrogênio precisa de um elétron para atingir a configuração de dupleto (2 elétrons na camada K).
2. Formação de ligações covalentes:
– Cada átomo de hidrogênio compartilha um elétron com um átomo de oxigênio.
– O oxigênio compartilha dois elétrons com dois átomos de hidrogênio, um para cada átomo.
Assim, formam-se duas ligações covalentes na molécula de H2O, uma entre o átomo de oxigênio e o átomo de hidrogênio, respectivamente.
Questão 2
Escreva a estrutura de Lewis para a molécula de metano (CH₄).
Discussão:
O metano é composto por um átomo de carbono (C) e quatro átomos de hidrogênio (H).
1. Configuração eletrônica:
– Carbono: 1s² 2s² 2p² (total de 6 elétrons)
– Hidrogênio: 1s¹ (total de 1 elétron)
O carbono possui quatro elétrons de valência (2s² 2p²) e precisa de mais quatro elétrons para atingir o octeto.
2. Formação de ligações covalentes:
– Cada átomo de hidrogênio compartilha um elétron com um átomo de carbono.
– O carbono compartilha quatro elétrons com quatro átomos de hidrogênio, um para cada átomo.
A estrutura de Lewis para o metano é a seguinte:
""
H
|
H – C – H
|
H
""
O carbono está no centro, com quatro ligações covalentes simples a quatro átomos de hidrogênio.
Questão 3
Determine a estrutura de Lewis e a forma molecular do dióxido de carbono (CO₂).
Discussão:
O dióxido de carbono é constituído por um átomo de carbono (C) e dois átomos de oxigênio (O).
1. Configuração eletrônica:
– Carbono: 1s² 2s² 2p² (total de 6 elétrons)
– Oxigênio: 1s² 2s² 2p⁴ (total de 8 elétrons)
O carbono possui quatro elétrons de valência, enquanto cada átomo de oxigênio possui seis. O carbono precisa de mais quatro elétrons para completar o octeto, enquanto cada átomo de oxigênio precisa de mais dois.
2. Formação de ligações covalentes:
– O carbono compartilha dois elétrons com cada átomo de oxigênio.
– Duas ligações covalentes duplas são formadas entre o carbono e cada oxigênio.
A estrutura de Lewis para o CO₂ é a seguinte:
""
O = C = O
""
A forma molecular é linear, com um ângulo de ligação de 180°.
Questão 4
Calcule o número total de elétrons de valência e desenhe a estrutura de Lewis para a molécula de amônia (NH₃).
Discussão:
A amônia é composta por um átomo de nitrogênio (N) e três átomos de hidrogênio (H).
1. Configuração eletrônica:
– Nitrogênio: 1s² 2s² 2p³ (7 elétrons no total)
– Hidrogênio: 1s¹ (total de 1 elétron)
O nitrogênio possui cinco elétrons de valência, necessitando de mais três elétrons para completar o octeto.
2. Número total de elétrons de valência:
– Nitrogênio: 5 elétrons de valência.
– Hidrogênio (3 átomos): 3 elétrons (1 elétron por átomo).
Total de elétrons de valência = 5 + 3 = 8 elétrons de valência.
3. Formação de ligações covalentes:
– O nitrogênio compartilha um elétron com cada átomo de hidrogênio.
A estrutura de Lewis para NH₃ é:
""
H
|
H – N – H
|
""
E um par de elétrons livres (par isolado) está presente no nitrogênio.
Questão 5
Desenhe e explique a estrutura de Lewis para o íon nitrato (NO₃⁻).
Discussão:
O íon nitrato é um composto poliatômico com um nitrogênio (N) e três oxigênios (O), e uma carga negativa.
1. Configuração eletrônica:
– Nitrogênio: 1s² 2s² 2p³ (7 elétrons no total)
– Oxigênio: 1s² 2s² 2p⁴ (total de 8 elétrons)
O nitrogênio possui cinco elétrons de valência, enquanto cada átomo de oxigênio possui seis elétrons de valência.
2. Número total de elétrons de valência:
– Nitrogênio: 5 elétrons.
– Oxigênio (3 átomos): 18 elétrons (6 elétrons por átomo).
– Adicional devido aos íons negativos: 1 elétron.
Total de elétrons de valência = 5 + 18 + 1 = 24 elétrons de valência.
3. Formação de ligações covalentes e preparação de estruturas de Lewis:
– O nitrogênio forma uma ligação dupla com um dos átomos de oxigênio e ligações simples com os outros dois átomos de oxigênio.
– A distribuição uniforme da carga negativa entre dois átomos de oxigênio com ligações simples envolve ressonância.
A estrutura de Lewis para NO₃⁻ é:
""
O
/
LIGADO=O
""
Mas é necessário adicionar um sinal de ressonância para descrever a deslocalização eletrônica.
Conclusão
A ligação covalente é um conceito fundamental em química, onde os átomos compartilham elétrons para alcançar estabilidade. Compreender como desenhar estruturas de Lewis, contar elétrons de valência e determinar formas moleculares são habilidades essenciais para uma compreensão mais profunda dos processos químicos. Através dos exemplos acima, espera-se que os leitores adquiram uma melhor compreensão da formação e das características das ligações covalentes.
