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As ligações covalentes são fundamentais para entender a Química do ENEM, porque explicam a formação de muitas substâncias presentes na vida, no ambiente e na tecnologia. Água, gás carbônico, metano, oxigênio, nitrogênio, amônia, glicose, proteínas e DNA são exemplos de substâncias em que predominam ligações covalentes.

A ideia principal é simples: na ligação covalente, os átomos compartilham elétrons. Esse compartilhamento ocorre, em geral, entre ametais ou entre hidrogênio e ametais. Diferentemente da ligação iônica, em que há transferência de elétrons e formação de íons, a ligação covalente forma moléculas.

No ENEM, esse conteúdo costuma ser cobrado de forma contextualizada. A prova pode perguntar por que a água dissolve certas substâncias, por que o CO₂ é apolar mesmo tendo ligações polares, por que a amônia é polar, por que o metano é apolar ou por que a geometria molecular influencia propriedades físicas e biológicas.

O que é ligação covalente?

A ligação covalente é uma ligação química formada pelo compartilhamento de pares de elétrons entre átomos. Ela ocorre quando os átomos envolvidos precisam ganhar estabilidade, mas nenhum deles tem grande tendência a doar elétrons totalmente ao outro.

Isso acontece principalmente entre ametais, que possuem tendência de atrair elétrons.

Exemplos:

• H₂: dois átomos de hidrogênio compartilham elétrons;
• O₂: dois átomos de oxigênio compartilham elétrons;
• H₂O: o oxigênio compartilha elétrons com dois hidrogênios;
• CH₄: o carbono compartilha elétrons com quatro hidrogênios;
• CO₂: o carbono compartilha elétrons com dois oxigênios.

A ligação covalente pode ser simples, dupla ou tripla, dependendo da quantidade de pares de elétrons compartilhados.

• Ligação simples: compartilha 1 par de elétrons;
• Ligação dupla: compartilha 2 pares de elétrons;
• Ligação tripla: compartilha 3 pares de elétrons.

Exemplos:

• H-H: ligação simples;
• O=O: ligação dupla;
• N≡N: ligação tripla.

Quanto maior o número de pares compartilhados, geralmente mais forte e mais curta é a ligação entre os átomos.

Ligação covalente e regra do octeto

Muitas ligações covalentes podem ser explicadas pela regra do octeto. Segundo essa regra, vários átomos tendem a alcançar oito elétrons na camada de valência, ficando mais estáveis, de modo semelhante aos gases nobres.

O hidrogênio é uma exceção importante: ele se estabiliza com dois elétrons.

Na molécula de água, por exemplo, o oxigênio possui seis elétrons na camada de valência e precisa de mais dois para completar o octeto. Cada hidrogênio possui um elétron e precisa de mais um para ficar estável. Assim, o oxigênio compartilha um par de elétrons com cada hidrogênio, formando H₂O.

Esquema simplificado:

• Oxigênio precisa de 2 elétrons;
• Cada hidrogênio precisa de 1 elétron;
• O oxigênio faz 2 ligações covalentes;
• Forma-se a molécula H₂O.

Esse raciocínio ajuda bastante na resolução de questões sobre fórmulas moleculares, estrutura de Lewis e geometria.

Ligação covalente polar e apolar

Uma ligação covalente pode ser polar ou apolar. Isso depende da diferença de eletronegatividade entre os átomos ligados.

Eletronegatividade é a tendência de um átomo atrair elétrons em uma ligação química.

Quando os átomos ligados são iguais, eles atraem os elétrons com a mesma intensidade. Nesse caso, a ligação é covalente apolar.

Exemplos:

• H₂;
• O₂;
• N₂;
• Cl₂.

Nessas moléculas, os elétrons são compartilhados de forma equilibrada.

Quando os átomos ligados são diferentes, pode haver diferença de eletronegatividade. O átomo mais eletronegativo atrai mais fortemente os elétrons compartilhados, formando uma ligação covalente polar.

Exemplos:

• H-Cl;
• O-H;
• N-H;
• C=O.

Na ligação H-Cl, por exemplo, o cloro é mais eletronegativo que o hidrogênio. Por isso, a região próxima ao cloro fica parcialmente negativa, enquanto a região próxima ao hidrogênio fica parcialmente positiva.

Representação:

• δ⁺ indica carga parcial positiva;
• δ⁻ indica carga parcial negativa.

No HCl:

Hδ⁺ — Clδ⁻

Atenção: carga parcial não é a mesma coisa que carga iônica completa. Na ligação covalente polar, os elétrons ainda são compartilhados, mas de forma desigual.

Polaridade da ligação e polaridade da molécula

Um ponto muito importante para o ENEM é entender que ligação polar não significa, necessariamente, molécula polar.

A polaridade da molécula depende de dois fatores:

• Polaridade das ligações;
• Geometria molecular.

A molécula será polar se houver uma distribuição desigual de cargas no conjunto da estrutura. Se os dipolos das ligações se anularem, a molécula será apolar, mesmo contendo ligações polares.

O exemplo clássico é o CO₂. Cada ligação C=O é polar, porque o oxigênio é mais eletronegativo que o carbono. Porém, a molécula de CO₂ tem geometria linear:

O=C=O

Como os dipolos têm mesma intensidade e sentidos opostos, eles se anulam. Resultado: o CO₂ é uma molécula apolar.

Já a água, H₂O, também possui ligações polares O-H. Porém, sua geometria é angular. Os dipolos não se anulam, então a molécula é polar.

Comparação:

• CO₂: ligações polares + geometria linear simétrica → molécula apolar;
• H₂O: ligações polares + geometria angular → molécula polar.

Essa diferença é muito cobrada no ENEM.

Geometria molecular: por que a forma da molécula importa?

Geometria molecular é a forma espacial da molécula. Ela mostra como os átomos estão organizados no espaço.

Essa forma influencia propriedades como:

• Polaridade;
• Solubilidade;
• Ponto de ebulição;
• Interações intermoleculares;
• Reatividade;
• Função biológica.

A geometria molecular depende principalmente da repulsão entre pares de elétrons ao redor do átomo central. Os pares de elétrons tendem a ficar o mais afastados possível uns dos outros, reduzindo a repulsão.

Esse modelo é conhecido como teoria da repulsão dos pares eletrônicos da camada de valência, frequentemente chamada de VSEPR.

De forma simples: pares de elétrons se repelem e determinam a forma da molécula.

Principais geometrias moleculares para o ENEM

O ENEM não costuma exigir cálculos avançados de geometria molecular, mas cobra o reconhecimento das formas mais importantes.

1. Geometria linear

Ocorre quando os átomos ficam alinhados.

Exemplo: CO₂.

O carbono fica no centro, ligado a dois oxigênios:

O=C=O

A molécula é linear e simétrica. Apesar de ter ligações polares, o CO₂ é apolar porque os dipolos se anulam.

Outro exemplo: BeCl₂, em abordagem mais teórica.

2. Geometria angular

Ocorre quando a molécula tem formato dobrado, como um “V”.

Exemplo: H₂O.

A água possui dois pares de elétrons ligantes e dois pares de elétrons não ligantes no oxigênio. Esses pares não ligantes aumentam a repulsão e deixam a molécula angular.

A geometria angular faz com que os dipolos das ligações O-H não se anulem. Por isso, a água é polar.

Esse é um dos exemplos mais importantes para o ENEM, porque explica várias propriedades da água.

3. Geometria trigonal plana

Ocorre quando três átomos ficam ao redor do átomo central no mesmo plano, formando ângulos próximos de 120°.

Exemplo: BF₃.

A molécula BF₃ possui três ligações ao redor do boro e não possui pares de elétrons livres no átomo central. Como é simétrica, seus dipolos se anulam, tornando a molécula apolar.

4. Geometria piramidal

Ocorre quando há três átomos ligados ao átomo central e um par de elétrons livre no átomo central.

Exemplo: NH₃.

A amônia possui nitrogênio como átomo central, ligado a três hidrogênios. O nitrogênio também possui um par de elétrons não ligante. Isso gera uma geometria piramidal.

Como a molécula não é simétrica, os dipolos não se anulam. Por isso, a NH₃ é polar.

5. Geometria tetraédrica

Ocorre quando o átomo central faz quatro ligações, formando uma estrutura tridimensional.

Exemplo: CH₄.

No metano, o carbono está ligado a quatro hidrogênios. A molécula é simétrica, e os dipolos se anulam. Por isso, o CH₄ é apolar.

A geometria tetraédrica é muito importante para compostos orgânicos, porque o carbono costuma formar quatro ligações covalentes.

Resumo das geometrias mais cobradas

• CO₂: linear, apolar;
• H₂O: angular, polar;
• NH₃: piramidal, polar;
• CH₄: tetraédrica, apolar;
• BF₃: trigonal plana, apolar.

Esse conjunto já resolve muitas questões do ENEM sobre polaridade molecular.

Como determinar se uma molécula é polar ou apolar

Para determinar a polaridade de uma molécula, siga uma sequência simples.

1. Veja se as ligações são polares ou apolares.
2. Analise a geometria molecular.
3. Verifique se os dipolos se anulam.
4. Se os dipolos se anulam, a molécula é apolar.
5. Se os dipolos não se anulam, a molécula é polar.

Exemplo 1: CO₂

• Ligações C=O são polares;
• Geometria linear;
• Dipolos se anulam;
• Molécula apolar.

Exemplo 2: H₂O

• Ligações O-H são polares;
• Geometria angular;
• Dipolos não se anulam;
• Molécula polar.

Exemplo 3: CH₄

• Ligações C-H são pouco polares;
• Geometria tetraédrica simétrica;
• Dipolos se anulam;
• Molécula apolar.

Exemplo 4: NH₃

• Ligações N-H são polares;
• Geometria piramidal;
• Dipolos não se anulam;
• Molécula polar.

Relação entre polaridade e solubilidade

A polaridade ajuda a explicar a solubilidade das substâncias. Uma regra muito usada no Ensino Médio é:

Semelhante dissolve semelhante.

Isso significa que substâncias polares tendem a se dissolver melhor em solventes polares, enquanto substâncias apolares tendem a se dissolver melhor em solventes apolares.

A água é polar. Por isso, dissolve bem muitas substâncias polares e iônicas, como álcool, açúcar e sais.

Óleos e gorduras são predominantemente apolares. Por isso, não se misturam bem com água.

Exemplos:

• Água + sal: boa interação, pois há íons e moléculas polares;
• Água + açúcar: boa interação, pois o açúcar possui muitos grupos polares;
• Água + óleo: baixa interação, pois o óleo é apolar;
• Gasolina + óleo: melhor interação, pois ambos têm caráter apolar.

Essa ideia é muito importante para questões sobre detergentes, membranas celulares, poluição por petróleo e absorção de substâncias no organismo.

Relação entre polaridade e forças intermoleculares

A polaridade também influencia as forças intermoleculares, que são interações entre moléculas.

Moléculas apolares interagem principalmente por forças de London. Moléculas polares apresentam interações dipolo-dipolo. Moléculas com hidrogênio ligado a flúor, oxigênio ou nitrogênio podem formar ligações de hidrogênio.

Resumo:

• Moléculas apolares: forças de London;
• Moléculas polares: dipolo-dipolo;
• H ligado a F, O ou N: ligação de hidrogênio.

A água, por exemplo, forma ligações de hidrogênio. Isso explica seu ponto de ebulição relativamente alto, sua tensão superficial e sua importância para a regulação térmica dos seres vivos.

Por que a água é tão importante nesse tema?

A água é uma molécula central para o ENEM porque conecta Química, Biologia e Meio Ambiente.

Ela é polar por causa de sua geometria angular e da diferença de eletronegatividade entre oxigênio e hidrogênio. Essa polaridade permite a formação de ligações de hidrogênio entre moléculas de água.

Como consequência, a água apresenta:

• Alto calor específico;
• Alto ponto de ebulição em comparação com moléculas de massa parecida;
• Capacidade de dissolver muitas substâncias;
• Participação em reações metabólicas;
• Importância no transporte de substâncias nos seres vivos.

A polaridade da água também explica por que ela não se mistura com óleo. O óleo é formado principalmente por moléculas apolares, que interagem pouco com a água.

Como o ENEM cobra ligações covalentes, polaridade e geometria

O ENEM costuma cobrar esse conteúdo de forma aplicada. A questão pode apresentar um fenômeno cotidiano e pedir a explicação química.

Exemplos de situações:

• Água e óleo não se misturam;
• Detergentes removem gordura;
• CO₂ é apolar apesar de possuir ligações polares;
• NH₃ dissolve bem em água;
• H₂O tem alto ponto de ebulição;
• CH₄ é gás de efeito estufa e molécula apolar;
• A estrutura molecular influencia propriedades biológicas.

Em vez de decorar todas as moléculas, o ideal é entender a lógica: ligação covalente forma moléculas; moléculas têm geometria; geometria influencia polaridade; polaridade influencia propriedades.

Erros comuns dos estudantes

Um erro comum é afirmar que toda molécula com ligação polar é polar. Isso não é verdade. O CO₂ possui ligações polares, mas é apolar por causa da geometria linear simétrica.

Outro erro é confundir ligação covalente polar com ligação iônica. Na ligação covalente polar, há compartilhamento desigual de elétrons. Na ligação iônica, há transferência de elétrons e formação de íons.

Também é comum pensar que substâncias apolares nunca interagem entre si. Elas interagem, sim, principalmente por forças de London. Essas forças são mais fracas, mas podem ser importantes em moléculas grandes.

Conclusão

As ligações covalentes ocorrem pelo compartilhamento de elétrons, geralmente entre ametais. Elas formam moléculas, que podem ter diferentes geometrias e polaridades.

A polaridade depende da diferença de eletronegatividade entre os átomos e da geometria molecular. Por isso, uma molécula pode ter ligações polares e ainda assim ser apolar, como o CO₂.

Para o ENEM, o estudante deve saber reconhecer exemplos clássicos como H₂O, CO₂, NH₃ e CH₄. Mais importante do que decorar é compreender a relação entre estrutura e propriedade.

A sequência mais útil para a prova é:

• ligação covalente → compartilhamento de elétrons;
• geometria molecular → forma da molécula;
• polaridade → distribuição de cargas;
• propriedades → solubilidade, ebulição e interações intermoleculares.

SIMULADO ENEM

1. O dióxido de carbono, CO₂, possui duas ligações covalentes polares entre carbono e oxigênio. Mesmo assim, a molécula é classificada como apolar. Isso ocorre porque:

A) o carbono doa elétrons completamente ao oxigênio.
B) a molécula apresenta geometria linear e os dipolos se anulam.
C) o CO₂ é formado por íons em retículo cristalino.
D) o oxigênio não atrai elétrons em ligações químicas.
E) a molécula de CO₂ possui geometria angular.

Resposta: B.

Comentário: As ligações C=O são polares, mas a molécula de CO₂ é linear e simétrica. Os dipolos das duas ligações têm mesma intensidade e sentidos opostos, anulando-se. Por isso, a molécula é apolar.

2. A água apresenta várias propriedades importantes para a vida, como alta capacidade de dissolução de substâncias polares e alto calor específico. Essas propriedades estão relacionadas principalmente ao fato de a molécula de água ser:

A) apolar e linear.
B) iônica e cristalina.
C) polar e capaz de formar ligações de hidrogênio.
D) metálica e condutora no estado sólido.
E) apolar e insolúvel em substâncias iônicas.

Resposta: C.

Comentário: A água possui geometria angular e ligações O-H polares, resultando em uma molécula polar. Essa polaridade permite a formação de ligações de hidrogênio entre moléculas, explicando muitas propriedades especiais da água.

3. A amônia, NH₃, possui geometria piramidal e é uma molécula polar. Essa polaridade ocorre porque:

A) os três hidrogênios anulam completamente o efeito do nitrogênio.
B) o nitrogênio possui par de elétrons não ligante, gerando assimetria na molécula.
C) a molécula é formada por ligação iônica entre nitrogênio e hidrogênio.
D) todos os átomos da molécula possuem a mesma eletronegatividade.
E) a molécula apresenta geometria linear.

Resposta: B.

Comentário: Na molécula de NH₃, o nitrogênio é o átomo central e possui um par de elétrons não ligante. Isso gera uma geometria piramidal, na qual os dipolos das ligações N-H não se anulam. Por isso, a molécula é polar.