Exercícios de ligações químicas

Carolina Batista

As diferentes substâncias que existem no universo são compostas de átomos, íons ou moléculas. Os elementos químicos se combinam por meio de ligações químicas. Essas ligações podem ser:

Ligação covalente Ligação iônica Ligação metálica

Compartilhamento de elétrons

Transferência de elétrons

Entre átomos de metais

Aproveite as questões abaixo para testar seus conhecimentos sobre ligações químicas.

Exercícios propostos

1) Para interpretar as propriedades das diversas substâncias é necessário conhecer as ligações entre os átomos e as ligações entre as respectivas moléculas. Em relação à ligação entre átomos pode afirmar-se que…

(A) entre átomos ligados predominam as forças de atração.
(B) quando se forma uma ligação entre átomos o sistema formado atinge o máximo de energia.
(C) as atrações e repulsões numa molécula não são só de natureza eletrostática.
(D) entre átomos ligados há equilíbrio entre as atrações e as repulsões eletrostáticas.

Resposta: Alternativa (D) entre átomos ligados há equilíbrio entre as atrações e as repulsões eletrostáticas.

Os átomos são formados por cargas elétricas e são as forças elétricas entre as partículas que levam a formação de ligações. Por isso, todas as ligações químicas são de natureza eletrostática.

Os átomos apresentam forças de:

  • repulsão entre os núcleos (cargas positivas);
  • repulsão entre os elétrons (cargas negativas);
  • atração entre núcleos e elétrons (cargas positivas e negativas).

Em todos os sistemas químicos, os átomos procuram ficar mais estáveis e essa estabilidade é obtida em uma ligação química.

A estabilidade ocorre devido o equilíbrio entre as forças de atração e de repulsão, pois os átomos alcançam um estado de menor energia.

2) Faça a correspondência correta entre as frases da coluna I e o tipo de ligação da coluna II.

I II
(A) Entre átomos de Na 1. Ligação covalente simples
(B) Entre átomos de Cl 2. Ligação covalente dupla
(C) Entre átomos de O 3. Ligação metálica
(D) Entre átomos de N 4. Ligação iônica
(E) Entre átomos de Na e Cl 5. Ligação covalente tripla

Resposta:

Átomos

Tipos de ligação

Representação

(A) Entre átomos de Na

Ligação metálica. Os átomos desse metal ligam-se entre si por meio de ligações metálicas e a interação entre cargas positivas e negativas faz aumentar a estabilidade do conjunto.

sódio

(B) Entre átomos de Cl

Ligação covalente simples. Ocorre o compartilhamento de elétrons e formação de ligação simples porque há apenas um par de elétrons ligantes.

cloro

(C) Entre átomos de O

Ligação covalente dupla. Há dois pares de elétrons ligantes.

oxigênio

(D) Entre átomos de N

Ligação covalente tripla. Há três pares de elétrons ligantes.

nitrogênio

(E) Entre átomos de Na e Cl

Ligação iônica. Estabelecida entre íons positivos (cátions) e íons negativos (ânions) por meio de transferência de elétrons.

cloreto de sódio

3) O metano, a amônia, a água e o fluoreto de hidrogênio são substâncias moleculares cujas estruturas de Lewis se representam na tabela seguinte.

Metano, CH4 Amônia, NH3 Água, H2O Fuoreto de hidrogênio, HF
metano amonia água fluoreto de hidrogenio

Indica o tipo de ligação que se estabelece entre os átomos que constituem estas moléculas.

Resposta: Ligação covalente simples.

Observando a tabela periódica, vemos que os elementos das substâncias não são metais.

O tipo de ligação que esses elementos formam entre eles é a ligação covalente, pois estão compartilhando elétrons.

Átomos de carbono, nitrogênio, oxigênio e flúor chegam a oito elétrons na camada de valência por causa do número de ligações que fazem. Obedecem então a regra do octeto.

Já o hidrogênio participa na formação das substâncias moleculares compartilhando um par de elétrons, estabelecendo ligações covalentes simples.

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Questões de vestibulares

Questões sobre ligações químicas aparecem bastante nos vestibulares. Veja a seguir como o tema pode ser abordado.

4) (UEMG) As propriedades exibidas por um certo material podem ser explicadas pelo tipo de ligação química presente entre suas unidades formadoras. Em uma análise laboratorial, um químico identificou para um certo material as seguintes propriedades:

  • Alta temperatura de fusão e ebulição
  • Boa condutividade elétrica em solução aquosa
  • Mau condutor de eletricidade no estado sólido

A partir das propriedades exibidas por esse material, assinale a alternativa que indica o tipo de ligação predominante no mesmo:

(A) metálica
(B) covalente
(C) dipolo induzido
(D) iônica

Resposta: Alternativa (D) iônica.

Um material sólido apresenta altas temperaturas de fusão e ebulição, ou seja, precisaria de muita energia para passar ao estado líquido ou gasoso.

No estado sólido, o material é mau condutor de eletricidade por causa da organização dos átomos que formam uma geometria bem definida.

Em contato com a água ocorre o aparecimento de íons, formando cátions e ânions, facilitando a passagem de corrente elétrica.

O tipo de ligação que faz com que o material apresente essas propriedades é a ligação iônica.

5) (PUC-SP) Analise as propriedades físicas na tabela abaixo:

Amostra Ponto de fusão Ponto de ebulição Condutividade elétrica a 25 ºC Condutividade elétrica a 1000 ºC
A 801 ºC 1413 ºC isolante condutor
B 43 ºC 182 ºC isolante -------------
C 1535 ºC 2760 ºC condutor condutor
D 1248 ºC 2250 ºC isolante isolante

Segundo os modelos de ligação química, A, B, C e D podem ser classificados, respectivamente, como,

(A) composto iônico, metal, substância molecular, metal.
(B) metal, composto iônico, composto iônico, substância molecular.
(C) composto iônico, substância molecular, metal, metal.
(D) substância molecular, composto iônico, composto iônico, metal.
(E) composto iônico, substância molecular, metal, composto iônico.

Resposta: Alternativa (E) composto iônico, substância molecular, metal, composto iônico.

Analisando os estados físicos das amostras quando são submetidas às temperaturas apresentadas, temos que:

Amostra Estado físico a 25 ºC Estado físico a 1000 ºC Classificação dos compostos
A sólido líquido Iônico
B sólido -------- Molecular
C sólido sólido Metal
D sólido sólido Iônico

Tanto o composto A como D são isolantes no estado sólido (a 25 °C), mas quando a amostra A passa ao estado líquido ela torna-se condutora. Essas são características de compostos iônicos.

Compostos iônicos no estado sólido não permitem a condutividade por causa da forma como os átomos se arranjam.

Em solução, os compostos iônicos se transformam em íons e permitem a condução de eletricidade.

É característica dos metais a sua boa condutividade como a amostra C.

Compostos moleculares são eletricamente neutros, ou seja, isolantes como a amostra B.

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6) (Fuvest) Considere o elemento cloro formando compostos com, respectivamente, hidrogênio, carbono, sódio e cálcio. Com quais desses elementos o cloro forma compostos covalentes?

Resposta:

Elementos Como ocorre a ligação Ligação formada
Cloro Hidrogênio acido cloridrico

Covalente (compartilhamento de elétrons)

Cloro Carbono tetracloreto de carbono

Covalente (compartilhamento de elétrons)

Cloro Sódio cloreto de sodio

Iônica (transferência de elétrons)

Cloro Cálcio cloreto de calcio

Iônica (transferência de elétrons)

Compostos covalentes ocorrem na interação de átomos de não metais, não metais com hidrogênio ou entre dois átomos de hidrogênio.

Então, a ligação covalente ocorre com cloro + hidrogênio e cloro + carbono.

Sódio e cálcio são metais e ligam-se ao cloro por uma ligação iônica.

Questões do Enem

A abordagem do Enem sobre o tema pode ser um pouco diferente do que vimos até agora. Veja como as ligações químicas apareceram na prova de 2018 e aprenda um pouco mais sobre esse conteúdo.

7) (Enem) Pesquisas demonstram que nanodispositivos baseados em movimentos de dimensões atômicas, induzidos por luz, poderão ter aplicações em tecnologias futuras, substituindo micromotores, sem a necessidade de componentes mecânicos. Exemplo de movimento molecular induzido pela luz pode ser observado pela flexão de uma lâmina delgada de silício, ligado a um polímero de azobenzeno e a um material suporte, em dois comprimentos de onda, conforme ilustrado na figura. Com a aplicação de luz ocorrem reações reversíveis da cadeia do polímero, que promovem o movimento observado.

enem ligação quimica

TOMA, H. E. A nanotecnologia das moléculas. Química Nova na Escola, n. 21, maio 2005 (adaptado).

O fenômeno de movimento molecular, promovido pela incidência de luz, decorre do(a)

(A) movimento vibracional dos átomos, que leva ao encurtamento e à relaxação das ligações.
(B) isomerização das ligações N=N sendo a forma cis do polímero mais compacta que a trans.
(C) tautomerização das unidades monoméricas do polímero, que leva a um composto mais compacto.
(D) ressonância entre os elétrons π do grupo azo e os do anel aromático que encurta as ligações duplas.
(E) variação conformacional das ligações N=N que resulta em estruturas com diferentes áreas de superfície.

Resposta: Alternativa (B) isomerização das ligações N=N sendo a forma cis do polímero mais compacta que a trans.

O movimento na cadeia do polímero faz com que se observe um polímero mais longo à esquerda e um mais curto à direita.

Com a parte do polímero destacado observamos duas coisas:

polimero enem

  1. Existem duas estruturas que são ligadas por uma ligação entre dois átomos (que a legenda indica ser nitrogênio);
  2. Essa ligação está em posições diferentes em cada imagem.

Traçando uma linha na imagem, em A observamos que as estruturas estão acima e abaixo do eixo, ou seja, lados opostos. Já em B, estão do mesmo lado da linha traçada.

O nitrogênio realiza três ligações para ficar estável. Se ele está ligado à estrutura por uma ligação, então ele se liga ao outro nitrogênio por meio de uma ligação covalente dupla.

O compactamento do polímero e flexão da lâmina ocorrem porque os ligantes ficam em posições diferentes quando ocorre a isomeria das ligações N=N.

A isomeria trans é observada em A (ligantes em lados opostos) e cis em B (ligantes no mesmo plano).

8) (Enem) Alguns materiais sólidos são compostos por átomos que interagem entre si formando ligações que podem ser covalentes, iônicas ou metálicas. A figura apresenta a energia potencial de ligação em função da distância interatômica em um sólido cristalino. Analisando essa figura, observa-se que, na temperatura de zero kelvin, a distância de equilíbrio da ligação entre os átomos (R0) corresponde ao valor mínimo de energia potencial. Acima dessa temperatura, a energia térmica fornecida aos átomos aumenta sua energia cinética e faz com que eles oscilem em torno de urna posição de equilíbrio média (círculos cheios), que é diferente para cada temperatura. A distância de ligação pode variar sobre toda a extensão das linhas horizontais, identificadas com o valor da temperatura, de T1 a T4 (temperaturas crescentes).

grafico enem

O deslocamento observado na distância média revela o fenômeno da

(A) ionização.
(B) dilatação.
(C) dissociação.
(D) quebra de ligações covalentes.
(E) formação de ligações metálicas.

Resposta: Alternativa (B) dilatação.

Os átomos possuem cargas positivas e negativas. As ligações se formam quando alcançam uma energia mínima por equilíbrio das forças (repulsão e atração) entre os átomos.

A partir disso entendemos que: para ocorrer uma ligação química existe uma distância ideal entre os átomos para que eles fiquem estáveis.

O gráfico apresentado nos mostra que:

  1. A distância entre dois átomos (interatômica) vai diminuindo até chegar a uma energia mínima.
  2. A energia pode aumentar quando os átomos se tornam tão próximos que as cargas positivas dos seus núcleos se aproximam, começam a se repelir e consequentemente aumentam a energia.
  3. Na temperatura T0 de zero Kelvin está o valor mínimo de energia potencial.
  4. Ocorre o aumento da temperatura de T1 à T4 e a energia fornecida faz com que os átomos oscilem em torno da posição de equilíbrio (círculos cheios).
  5. A oscilação ocorre entre a curva e o círculo cheio correspondente a cada temperatura.

Como a temperatura mede o grau de agitação das moléculas, quanto maior a temperatura mais o átomo oscila e aumenta o espaço ocupado por ele.

A maior temperatura (T4) indica que haverá um maior espaço ocupado por aquele grupo de átomos e assim, ocorre a dilatação do material.

Carolina Batista
Carolina Batista
Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011) e Bacharelada em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018).