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PRINCIPIOS DE QUIMICA BIOLOGICA AULA (4)

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estacio.webaula.com.br/Classroom/index.html?id=2524633&courseId=13548&classId=1250809&topicId=2828436&p0=03c7c0ace395d80182db07ae2c30f034&enableForum=S&enableMessage=S&enableClassMat… 1/27
Disciplina: Princípios de Química Biológica
Aula 4: Ligações Químicas
estacio.webaula.com.br/Classroom/index.html?id=2524633&courseId=13548&classId=1250809&topicId=2828436&p0=03c7c0ace395d80182db07ae2c30f034&enableForum=S&enableMessage=S&enableClassMat… 2/27
Apresentação
A constituição de uma substância é o resultado da união dos átomos de modo a seguir uma tendência comum da natureza: atingir uma
situação de maior equilíbrio ou estabilidade. Os átomos ligam-se uns aos outros para aumentar a sua estabilidade. Podemos comprovar
essa situação usando como exemplo a água de uma cachoeira: Ela sai de um lugar mais alto, onde tem mais energia e menos
estabilidade, e busca um lugar inferior com menos energia e maior estabilidade.
Uma ligação química nada mais é que uma união entre átomos. Os cientistas compreendem as propriedades da matéria a partir dos tipos
de ligação que conservam os átomos unidos. Uma ligação química forma-se entre dois átomos se a disposição resultante de seus dois
núcleos e de seus elétrons tem energia menor que a energia total dos átomos separados.
Objetivos
Decodi�car o signi�cado de ligação química;
Avaliar o tipo de ligação estabelecida entre átomos de diversos elementos;
Reconhecer a polaridade das substâncias.
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A formação das ligações químicas e a regra do octeto
 Ligações químicas (Fonte: Anusorn Nakdee / Shutterstock).
Por que as ligações químicas são formadas?
A melhor resposta a essa pergunta é a que os átomos estão tentando alcançar o estado de maior estabilidade possível.
estacio.webaula.com.br/Classroom/index.html?id=2524633&courseId=13548&classId=1250809&topicId=2828436&p0=03c7c0ace395d80182db07ae2c30f034&enableForum=S&enableMessage=S&enableClassMat… 4/27
A maioria dos átomos �cam estáveis quando sua camada de valência está totalmente preenchida com elétrons, ou então quando
esses átomos satisfazem a regra do octeto. Se os átomos não têm essa disposição de elétrons, eles tendem a alcançá-la, seja
ganhando, perdendo ou compartilhando elétrons através das ligações químicas.
Toda ligação química envolve o arranjo de elétrons nas camadas mais externas dos átomos, porém não alcança o núcleo.
Dentre todos os elementos químicos reconhecidos, apenas seis deles, que são os chamados gases nobres, podem ser
localizados na natureza na forma de átomos isolados. Os demais encontram-se sempre ligados uns aos outros de diversas
formas, nas mais distintas combinações.
Os gases nobres são encontrados na natureza na forma de átomos isolados porque eles têm a última camada da eletrosfera
completa, ou seja, com oito elétrons. Mesmo o hélio, com dois elétrons, está completo porque o nível K só permite, no máximo,
dois elétrons.
A principal diferença entre os tipos de ligações químicas está no compartilhamento ou não de elétrons:
1 Nas ligações genuinamente iônicas, não há compartilhamento;
2 Nas ligações covalentes, pares de elétrons são compartilhados entre os átomos;
3 Nas ligações metálicas, parte dos elétrons é partilhada por todos os átomos.
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Os átomos dos distintos elementos ligam-se uns aos outros, oferecendo, recebendo ou partilhando elétrons, na tentativa de
alcançar uma con�guração eletrônica igual à de um gás nobre: Oito elétrons na camada de valência (camada mais externa). Ou
então, se a camada de valência for a primeira camada, dois elétrons.
Família Elétrons de valência Características do átomo Quantidade de ligações Íon característico
1 1 Doador 1 A
2 2 Doador 2 A
13 3 Doador 3 A
14 4 Receptor 4 A
15 5 Receptor 3 A
16 6 Receptor 2 A
17 7 Receptor 1 A
+1
+2
+3
-4
-3
-2
-1
 Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
Ligação iônica e formação de íons
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Ligação iônica (ou eletrovalente) é o resultado da atração eletrostática entre íons de cargas opostas em uma pequena rede
cristalina. Esses íons são formados pela transferência de elétrons entre os átomos de dois elementos químicos. Para existir a
formação de uma ligação iônica, é necessário que os átomos de um dos elementos tenham tendência a perder elétrons e os do
outro, a ganhar elétrons.
Os cátions são íons positivos formados pela perda de elétrons. Como exemplo, o átomo de sódio perde um elétron para se tornar
um cátion sódio, Na .
Os íons negativos são formados ao ganhar elétrons e chamam-se ânions. Como exemplo, o átomo de cloro ganha um elétron e se
torna o ânion cloreto, Cl .
+1
-1
Dica
Os ânions são nomeados usando a terminação -ato, -ito ou -eto.
Quando um átomo perde um elétron e outro o ganha, o processo é chamado de transferência de elétrons.
METAIS 
Elementos muito eletropositivos. Normalmente possuem de 1 a 3 elétrons na última camada ou camada de valência.
Têm facilidade em perder esses elétrons e formar cátions.
(3)

Transferência de elétrons
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
NÃO METAIS
Elementos muito eletronegativos. Normalmente possuem de 5 a 7 elétrons na última camada ou camada de valência..
Têm facilidade em ganhar esses elétrons e formar ânions.

Cátions + Ânions

Substância iônica ou composto iônico
Formação de uma ligação iônica. (Fonte: Curso De Formação De Operadores De Refinaria Química Aplicada - Petrobras, Curitiba, 2002.)
Como resultado da atração, as ligações iônicas são formadas entre íons com cargas opostas. Alguns íons são mencionados na
�siologia como eletrólitos (aí inclusos sódio, potássio e cálcio). Esses íons são imprescindíveis para a condução do impulso
nervoso, das contrações dos músculos e para o balanço hídrico. Muitas bebidas esportivas e suplementos utilizados em dietas
fornecem esses íons para substituir os que são perdidos pela transpiração durante a prática de exercícios.
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Ligação covalente
Uma outra maneira pela qual os átomos tornam-se estáveis é pelo compartilhamento de elétrons, formando assim ligações que
são chamadas de covalentes. Um, dois ou três pares de elétrons podem ser compartilhados entre os átomos, o que resulta em
ligações que podem ser simples, duplas ou triplas, respectivamente. Quanto maior o número de elétrons compartilhados entre
dois átomos, mais intensa será a ligação entre eles.
As ligações covalentes podem ser de dois tipos:
1
Ligação covalente simples
Um par de elétrons é compartilhado por dois átomos, sendo um elétron de cada átomo participante da ligação.
2
Ligação dativa (ou coordenada)
Um par de elétrons é compartilhado por dois átomos, porém são fornecidos apenas por um dos átomos participantes da ligação.
Esse tipo de ligação ocorre quando um dos átomos já tem o seu octeto completo, mas o outro ainda não.
Nas moléculas de organismos vivos, as ligações covalentes são mais corriqueiras do que ligações iônicas.
Exemplo
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As ligações covalentes são fundamentaispara a estrutura de moléculas orgânicas, como o DNA e as proteínas. As ligações
covalentes são também encontradas em moléculas inorgânicas menores como água, dióxido de carbono e oxigênio .
O compartilhamento de elétrons deve ser realizado sempre aos pares, já que em um orbital cabem, no máximo, dois elétrons.
A ligação covalente ocorre, distintamente da ligação iônica, quando a diferença de eletronegatividade entre os dois átomos
participantes da ligação não é muito acentuada. Esse tipo de ligação existirá entre:
Ametal e ametal
Ametal e hidrogênio
Hidrogênio e hidrogênio
Podemos representar a formação de moléculas que fazem esse tipo de ligação através de fórmulas distintas:
Clique nos botões para ver as informações.
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Todos os elétrons da última camada são representados ao redor de cada átomo envolvido na ligação, alocando lado a lado
os elétrons que serão compartilhados.
Fórmula eletrônica (ou de Lewis) 
Este tipo de fórmula evidencia a estrutura da ligação. Cada traço representa um par de elétrons que está sendo
compartilhado.
Fórmula estrutural 
Apresenta apenas o tipo e a quantidade de átomos que formam a molécula. É representada registrando-se os símbolos dos
átomos em ordem crescente de eletronegatividade (o menos eletronegativo primeiro) com um índice à sua direita, indicando
o número de átomos de cada elemento na molécula (o índice 1 não precisa ser escrito).
Fórmula molecular 
Fórmula molecular Fórmula eletrônica Fórmula estrutural
H2 H − H
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 Representações de Ligações Covalentes. (Fonte: Brasil Escola)
O2 O = O
N2 N ≡ N
OH2 H − O − H
OC2 C = O = C
 Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
A eletronegatividade relativa entre os átomos de uma ligação irá determinar se a ligação covalente é polar ou apolar . Sempre
que um elemento é signi�cativamente mais eletronegativo que o outro, a ligação entre eles será polar.
1 2
http://estacio.webaula.com.br/cursos/go0073/aula4.html
http://estacio.webaula.com.br/cursos/go0073/aula4.html
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 Polaridade da molécula de água. (Fonte: Globo.com)
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Molécula de água: A ligação conectando o oxigênio a cada hidrogênio é uma ligação polar. O oxigênio é um átomo mais
eletronegativo do que o hidrogênio (E = 3,44 contra E = 2,20). Isso signi�ca que ele é capaz de atrair os elétrons compartilhados
mais fortemente, por isso o oxigênio da água carrega uma carga negativa parcial (maior densidade de elétrons), enquanto os
hidrogênios carregam cargas positivas parciais (menor densidade de elétrons).
A molécula de oxigênio é apolar porque os elétrons são compartilhados igualmente entre os dois átomos.
 Polaridade da molécula de oxigênio. (Fonte: Universia Enem)
O2
=μr
→
μ⃗ 
= 0μ⃗ 
= 0μr
→
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 Polaridade da molécula do metano. (Fonte: Mundo Educação)
A molécula do metano: o carbono tem quatro elétrons em sua camada mais externa e precisa de mais quatro para atingir a
estabilidade. Compartilhando elétrons com quatro átomos de hidrogênio, cada um fornecendo um elétron, essa estabilidade é
alcançada. De igual maneira, os átomos de hidrogênio precisam de um elétron a mais para completar sua camada externa, que
são recebidos na forma de elétrons compartilhados com o carbono. Embora o carbono não tenha a mesma eletronegatividade
que o hidrogênio, eles são bem similares, então as ligações carbono-hidrogênio são consideradas apolares.
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Ligação metálica
No estado físico sólido, os átomos dos elementos metálicos (e alguns semimetais) organizam-se de forma geometricamente
ordenada e originam células (ou retículos cristalinos). Um conjugado muito grande de retículos cristalinos (ou cristais) forma a
estrutura dos materiais metálicos.
Esse tipo de ligação química ocorre quando os átomos de elementos metálicos partilham os seus elétrons de valência entre
todos, sem que haja uma orientação espacial nessa partilha.
As baixas energias de ionização desses elementos permitem que os elétrons sejam facilmente deslocalizados, originando uma
nuvem eletrônica que pertence a todo o metal e não apenas a alguns átomos.
Essa ligação é consequência das forças atrativas entre os elétrons deslocalizados e os íons metálicos (positivos), dando
harmonia a toda a estrutura que, ao inverso das moléculas, não tem número de átomos partícipes de�nidos.
A maneira como essa ligação se forma, sem orientação espacial determinada (diferente da ligação covalente) e com a grande
mobilidade dos elétrons deslocalizados, origina propriedades bem características dos metais, veja a seguir.
Bons condutores de eletricidade Devido à grande mobilidade doselétrons.
Bons condutores de calor Devido à facilidade com que os elétrons transmitem energia cinética através da estrutura.
Alta densidade Devido ao empacotamento efetivo dosíons positivos e dos elétrons.
Altos pontos de fusão e de ebulição Devido às elevadas forças existentes entre a estrutura metálica.
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Alta dureza Baixa deformação e alta resistência aorisco e à abrasão.
Maleabilidade Facilidade de moldagem do material.
Alta ductibilidade
Permite que um material seja alongado até a obtenção de um fio
(o mais fino que seja possível).
 Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
Forças intermoleculares
Ligações de hidrogênio e forças de London
As ligações covalentes e iônicas são, caracteristicamente, consideradas ligações fortes. Porém, existem outros tipos de ligações,
temporárias, que podem se formar entre átomos ou moléculas.
Dois tipos de ligações relativamente fracas, mas que são frequentemente vistas em Biologia, são as pontes de hidrogênio e as
forças de dispersão de London.
Numa ligação covalente polar que contenha hidrogênio, este terá uma carga positiva parcial porque os elétrons de ligação estarão
mais próximos ao outro elemento. Devido a essa pequena carga positiva, o hidrogênio será atraído para qualquer uma das cargas
negativas próximas. Essa interação é chamada de ligação de hidrogênio .3
http://estacio.webaula.com.br/cursos/go0073/aula4.html
estacio.webaula.com.br/Classroom/index.html?id=2524633&courseId=13548&classId=1250809&topicId=2828436&p0=03c7c0ace395d80182db07ae2c30f034&enableForum=S&enableMessage=S&enableClassM…20/27
Como sabemos, os elétrons estão em movimento constante e sempre haverá momentos em que estarão agrupados, criando
assim uma carga negativa parcial na molécula e, consequentemente, uma carga positiva parcial em outra. Caso uma molécula
com esse desequilíbrio de carga esteja muito perto de outra, isso acarretará uma redistribuição similar de cargas na segunda
molécula e todas as cargas temporárias de ambas as moléculas irão atrair uma à outra.
Dica
As ligações de hidrogênio e as forças de dispersão de London são exemplares de forças de Van der Waals, um termo geral para
interações intermoleculares que não envolvam ligações covalentes ou íons.
 DNA (Fonte: Sashkin / Shutterstock).
estacio.webaula.com.br/Classroom/index.html?id=2524633&courseId=13548&classId=1250809&topicId=2828436&p0=03c7c0ace395d80182db07ae2c30f034&enableForum=S&enableMessage=S&enableClassM… 21/27
As ligações e as células
As ligações fortes e fracas desempenham importantes papéis na química das células e organismos. Podemos tomar como
exemplo as ligações covalentes fortes que mantêm juntos os grupos de construção química que formam uma cadeia de DNA. Já
as ligações de hidrogênio, mais fracas, por outro lado, mantêm agrupadas as duas cadeias da hélice do DNA. Essas ligações
fracas mantêm o DNA estável, mas também permitem que seja aberto para ser reproduzido e utilizado pela célula.
De forma bem ampla, as ligações entre moléculas de água, íons e moléculas polares estão constantemente se formando e se
rompendo no ambiente de uma célula, que é aquoso. Nesse panorama, moléculas de tipos diferentes interagem umas com as
outras através de atrações fracas, baseadas na carga.
Atividade
1.(FATEC-SP) A propriedade que pode ser atribuída à maioria dos compostos iônicos é:
a) Dissolvidos em água, formam soluções ácidas.
b) Dissolvem-se bem em gasolina, diminuindo sua octanagem.
c) Fundidos (isto é, no estado líquido), conduzem corrente elétrica.
d) Possuem baixos pontos de fusão e ebulição.
e) São moles, quebradiços e cristalinos.
estacio.webaula.com.br/Classroom/index.html?id=2524633&courseId=13548&classId=1250809&topicId=2828436&p0=03c7c0ace395d80182db07ae2c30f034&enableForum=S&enableMessage=S&enableClassM… 22/27
2. Da ligação química entre os átomos de magnésio (Z=12) e nitrogênio (Z=7) deve-se chegar à substância de fórmula:
a) Mg N3 2
b) Mg N2 3
c) MgN3
d) MgN2
e) MgN
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3. Para os átomos abaixo, temos os seguintes valores de eletronegatividade:
Esses dados permitem a�rmar que, entre as moléculas a seguir, a mais polar é:
Li - 1,0
H - 2,1
Br - 2,8
N - 3,0
O - 3,5
a) O (g)2
b) LiBr (g)
c) NO (g)
d) HBr (g)
e) Li (g)2
Notas
Polar 1
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Em uma ligação covalente polar, os elétrons são compartilhados de forma díspar e �cam mais próximos a um átomo que outro.
Por causa dessa distribuição desigual dos elétrons entre os átomos de diferentes elementos, temos que cargas parcialmente
positivas (δ+) e cargas parcialmente negativas (δ-) se apresentam em diferentes partes da molécula.
Apolar 2
As ligações covalentes apolares formam-se entre dois átomos do mesmo elemento químico (ou entre átomos de elementos
distintos que compartilham elétrons de forma compensada).
Ligação de hidrogênio 3
As ligações de hidrogênio são bastante comuns e as moléculas de água formam muitas delas. As ligações de hidrogênio são
fracas e facilmente rompidas, porém várias ligações de hidrogênio juntas podem ser bastante fortes.
Da mesma forma que as ligações de hidrogênio, as forças de dispersão de London são atrações fracas entre as moléculas.
Porém, podem ocorrer entre átomos ou moléculas de qualquer tipo e estão relacionadas a desequilíbrios temporários na
distribuição de elétrons.
Referências
___________. Ligações químicas. São Paulo: Unicamp. Disponível em: https:// iqm.unicamp.br/ sites/ default/ �les/ Liga %C3 %A7
%C3 %A3o %20 Qu %C3%AD mica %20 2015.pdf
<https://iqm.unicamp.br/sites/default/�les/Liga%C3%A7%C3%A3o%20Qu%C3%ADmica%202015.pdf> . Acesso em: 13 fev. 2019.
___________. London dispersion interactions. [S.l.] Disponível em: https:// chem.libretexts.org/ Textbook_Maps/ Physical_ and_
Theoretical_ Chemistry_ Textbook_ Maps/ Supplemental_ Modules_ (Physical_ and_ Theoretical_ Chemistry)/ Physical_
Properties_ of_ Matter/ Atomic_ and_ Molecular_ Properties/ Intermolecular_ Forces/ Speci�c_ Interactions/ London_ Dispersion_
Interactions
<https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theo
https://iqm.unicamp.br/sites/default/files/Liga%C3%A7%C3%A3o%20Qu%C3%ADmica%202015.pdf
https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Physical_Properties_of_Matter/Atomic_and_Molecular_Properties/Intermolecular_Forces/Specific_Interactions/London_Dispersion_Interactions
estacio.webaula.com.br/Classroom/index.html?id=2524633&courseId=13548&classId=1250809&topicId=2828436&p0=03c7c0ace395d80182db07ae2c30f034&enableForum=S&enableMessage=S&enableClassM… 25/27
p g p y y p pp ( y
. Acesso em: 13 fev. 2019.
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Ácidos, bases, sais e óxidos;
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Os diferentes usos das substâncias inorgânicas e seus benefícios para a vida.
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Camada de valência - Brasil Escola <https://www.youtube.com/watch?v=OzR8a2RJg9c> ;
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Ligações iônicas, covalentes e metálicas <https://pt.khanacademy.org/science/biology/chemistry--of-life/chemical-bonds-
and-reactions/v/ionic-covalent-and-metallic-bonds> ;
Eletronegatividade e ligação <https://pt.khanacademy.org/science/biology/chemistry--of-life/chemical-bonds-and-
reactions/v/electronegativity-and-chemical-bonds> ;
Forças intermoleculares <https://pt.khanacademy.org/science/biology/chemistry--of-life/chemical-bonds-and-
reactions/v/intermolecular-forces-and-molecular-bonds> .
https://www.youtube.com/watch?v=OzR8a2RJg9c
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