ligações químicas

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Ligações iônicas, covalente e metálica 
Ao nosso redor vemos uma grande diversidade de substâncias. Elas se diferenciam por muitos aspectos, como cor, estado físico (sólido, líquido e gasoso), cheiro, sabor, capacidade de entrar em combustão, pontos de fusão e ebulição, densidade etc.
Isso se deve à capacidade que o átomo tem de combinar com outros átomos, seja de um mesmo elemento, seja de um elemento diferente, com a finalidade de realizar ligações químicas.
Em 1920, Gilbert Newton Lewis chamou essa propriedade de chemical bond, que em português significa ligação química. Assim, a ligação química se estabelece quando átomos combinam (reagem) entre si.
No entanto, surgem algumas questões:
Por que o átomo possui essa tendência de realizar ligações químicas? 
E por que determinados átomos se sentem mais atraídos em realizar ligações com átomos de certos elementos do que com outros?
Bom, a ligação química se estabelece entre os elétrons da camada mais externa da eletrosfera (camada de valência). Para tanto, duas características são essenciais:
A força de atração eletrostática que existe entre as cargas elétricas de sinais opostos;
A tendência que os elétrons têm de formar pares.
Em 1916, Gilbert N. Lewis e Walter Kossel observaram que, na natureza, apenas os gases nobres (elementos da família 18, VIIIA ou 0 da tabela periódica) eram encontrados isolados na natureza. Isso acontecia porque eles tinham uma característica que os outros átomos não tinham: todos os elementos dessa família (com exceção do hélio, que tem apenas uma camada eletrônica) possuem a camada de valência de seus átomos preenchida com oito elétrons. 
Associando essa observação com as ligações realizadas pelos átomos dos elementos das outras famílias da Tabela Periódica, eles criaram uma hipótese chamada de regra ou teoria do octeto, que está enunciada a seguir:
Assim, para ficar estável, o átomo troca elétrons (compartilhando ou recebendo e doando), com a finalidade de possuir oito elétrons na camada de valência. As principais ligações químicas são três:
Ligação iônica, covalente e metálica 
Ligação iônica
A ligação iônica é formada pela atração eletrostática entre íons de cargas opostas, positivos (cátions) e negativos (ânions). Nesta ligação a transferência de elétrons é definitiva. 
A ligação iônica ocorre quando um elemento metálico reage com um ametálico. Os metais doam seus elétrons de última camada, esses serão recebidos pelos ametais. Vejamos como:
- Metais que possuem 1, 2, ou 3 elétrons na última camada se ligam com ametais que possuem 5, 6 ou 7 elétrons.
- Para formar a ligação iônica é necessário que um dos átomos possua uma tendência de ceder elétrons, enquanto outro tenha a tendência de receber elétrons. Os átomos com tendência a ceder elétrons são os metais das famílias IA, IIA, IIIA, e os átomos que recebem elétrons são os ametais que apresentam quatro, cinco, seis e sete elétrons na camada de valência. 
Como se formam compostos iônicos?
- Arranjos entre compostos iônicos formam substâncias iônicas. Tudo começa quando os íons unem-se devido às forças de atração eletrostática. Se observarmos por um microscópio, perceberemos a formação de retículos cristalinos, que são aglomerados de íons de forma geométrica bem definida.
- Os sais e outros grupos de minerais possuem íons que formam compostos iônicos e, conseqüentemente, substâncias iônicas. A formação do sal de cozinha (cloreto de sódio) a partir de átomos de sódio (Na) e de cloro (Cl) é o exemplo que mais representa uma ligação iônica. O átomo de sódio consegue a estabilidade eletrônica quando perde um elétron, originando o íon Na+. O átomo de cloro atinge a estabilidade quando recebe um elétron, originando o íon Cl-. 
Os compostos constituídos pelos íons (Na+ e Cl-) são designados compostos iônicos, por serem eletronicamente estáveis, ou seja, ocorre uma interação eletrostática entre eles (cargas com sinal contrário se atraem): 
Na+ + Cl- → NaCl
Os compostos iônicos em geral apresentam altos pontos de fusão e ebulição, são sólidos duros e quebradiços e solubilizam-se facilmente em solventes polares.
Ligação Covalente
A ligação covalente é um tipo de ligação química realizada entre os átomos de hidrogênio, ametais e semimetais que compartilham entre si pares de elétrons.
Publicado por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça em Química Geral �� HYPERLINK "http://www.mundoeducacao.com/quimica/ligacao-covalente.htm" \l "comentarios" \o "Comentarios" 18 comentários 
O dióxido de carbono é formado por ligações covalentes entre o carbono e dois átomos de oxigênio 
A ligação covalente é um tipo de ligação química que ocorre com o compartilhamento de pares de elétrons entre átomos que podem ser o hidrogênio, ametais ou semimetais.
Segundo a teoria ou regra do octeto, os átomos dos elementos ficam estáveis quando atingem a configuração eletrônica de um gás nobre, ou seja, quando eles possuem oito elétrons em sua camada de valência (camada mais externa) ou dois elétrons — no caso de possuírem somente a camada eletrônica K.
Assim, seguindo essa regra, os átomos dos elementos mencionados possuem a tendência de ganhar elétrons para alcançarem a estabilidade. Por exemplo, o hidrogênio no estado fundamental possui somente um elétron na sua camada eletrônica; assim, para ficar estável, ele precisar receber mais um elétron de outro átomo.
Se tivermos dois átomos de hidrogênio, ambos precisarão receber um elétron cada. Por isso, em vez de transferirem elétrons (como ocorre na ligação iônica), eles farão uma ligação covalente em que compartilharão um par de elétrons. Desse modo, ambos ficarão com dois elétrons, adquirindo a estabilidade:
Ligação covalente de formação do gás hidrogênio
Essa forma de representar as ligações químicas, em que os elétrons da camada de valência são colocados ao redor do símbolo do elemento como “pontinhos”, é chamada de fórmula eletrônica de Lewis. Nela, cada par de elétrons compartilhado em uma ligação covalente é representado por um “enlaçamento” entre os dois pontinhos.
Existe outra forma de representar as ligações covalentes, que é por meio da fórmula estrutural. Nessa fórmula, cada par compartilhado é representado por um traço. Veja:
Representação das ligações covalentes em fórmulas estruturais
Assim, a ligação que forma o gás hidrogênio é representada da seguinte forma: H ? H. E sua fórmula molecular é H2.
Visto que o hidrogênio é capaz de realizar somente uma ligação covalente, dizemos que ele é monovalente. Veja na tabela a seguir a quantidade de ligações covalentes que os principais ametais e semimetais podem realizar:
Possibilidades de realização de ligação covalente dos ametais e semimetais principais da Tabela Periódica
Com base nisso, consideremos agora a molécula de dióxido de carbono (CO2). O carbono, que pertence à família 14, possui quatro elétrons na última camada, como mostrado na tabela, e precisa fazer quatro ligações covalentes para ficar estável. Já o oxigênio é da família 16, possui seis elétrons na camada de valência e precisa realizar duas ligações. Desse modo, o carbono compartilha dois pares de elétrons ou faz duas ligações duplas com cada átomo de oxigênio. Veja como ficam as fórmulas eletrônica e estrutural, respectivamente, do dióxido de carbono:
Fórmula eletrônica e estrutural do dióxido de carbono
Veja mais exemplos a seguir:
Exemplos de ligações covalentes (fórmulas eletrônicas)
Ligação covalente dativa
Ligação covalente dativa ocorre quando um átomo compartilha seus elétrons. Essa ligação obedece à Teoria do Octeto, onde os átomos se unem tentando adquirir oito elétrons na camada de valência para atingir a estabilidade eletrônica.
Exemplo: formação de dióxido de enxofre (SO2).
O átomo de enxofre (S) adquire seu octeto através da ligação com o oxigênio localizado à esquerda (ligação dupla coordenada). O oxigênio à direita necessita de elétronspara completar a camada de valência, e então o enxofre doa um par de elétrons para esse oxigênio. Essa transferência de elétrons é indicada pelo vetor (seta) e corresponde à ligação covalente dativa.
Vejamos o compartilhamento de elétrons na formação do composto Sulfato, onde um átomo central de enxofre estabelece ligações covalentes com quatro átomos de oxigênio.
As setas vermelhas indicam as ligações dativas e os traços indicam o compartilhamento de elétrons. Na ligação dativa, o átomo de enxofre "doa" um par de elétrons para cada átomo de oxigênio, estes, por sua vez, atingem a estabilidade eletrônica.
Ligações metálicas
As propriedades de uma ligação são diferentes das propriedades dos seus elementos constituintes. Os metais quando analisados separadamente possuem características únicas que os diferem das demais substâncias: eles são sólidos à temperatura ambiente (25°C) e apresentam cor prateada.
A estrutura atômica dos metais é a Cristalina, que se constitui por cátions do metal envolvidos por uma nuvem de elétrons. A capacidade que os metais têm de conduzir eletricidade se explica pela presença dessa nuvem de elétrons, que conduz corrente elétrica nos fios de eletricidade, não só neles, mas em qualquer objeto metálico.
As ligas metálicas possuem algumas particularidades que os metais puros não apresentam. Justamente por isso, são produzidas e utilizadas em abundância. Vejamos as propriedades das ligações metálicas:
Aumento da dureza: se pegarmos, por exemplo, o elemento Ouro (Au) da forma como é encontrado na natureza não conseguiríamos fabricar nenhum objeto consistente, pois ele é mais maleável que a grande maioria dos metais. Mas se adicionarmos a ele a prata (Ag) e o cobre (Cu) formaremos uma ligação metálica, aumentando a dureza e permitindo sua utilização para fabricar joias, como anéis, pulseiras, relógios, etc.
Essa liga metálica é também conhecida por Ouro 18 quilates e apresenta 75% em massa de ouro e os outros 25% correspondem à prata e ao cobre.
Aumento da resistência mecânica: para fabricar materiais que tenham maior resistência ao manuseio, é preciso recorrer à ligação entre os metais. O aço, por exemplo, é formado por ferro (Fe) e carbono (C). Essa liga fica tão resistente que é usada na fabricação de peças metálicas que sofrem tração elevada. Exemplos:
Aço cirúrgico: é usado para a obtenção de instrumentos cirúrgicos, por apresentar alta resistência à oxidação.
Aço inox: é uma liga dos metais ferro (Fe), carbono (C), cromo (Cr) e níquel (Ni); é usada para fabricar talheres para cozinha, peças de carro, etc.