Propriedades dos compostos covalentes (com exercícios)

Na Química, a ligação covalente ocorre quando átomos de ametais, semimetais ou o hidrogênio compartilham pares de elétrons para atingir a estabilidade eletrônica (regra do octeto). Os compostos covalentes (ou moleculares) são formados por essas ligações.

Em termos simples, diferentemente dos compostos iônicos (onde há transferência de elétrons e formação de íons), nos compostos covalentes os átomos formam unidades discretas chamadas moléculas (como a água, o gás carbônico e a glicose) ou redes cristalinas estendidas. As propriedades físicas dessas substâncias dependem diretamente de como suas moléculas interagem entre si.

Neste conteúdo você encontra:

• Estado físico e pontos de fusão e ebulição
• Condutividade elétrica
• Solubilidade
• Compostos covalentes de rede
• Comparação com compostos iônicos e metálicos
• Como descobrir o tipo de ligação pelas propriedades
• Erros comuns
• Perguntas frequentes
• Exercícios

Estado físico e pontos de fusão e ebulição

Uma característica marcante da maioria dos compostos covalentes moleculares é a presença de forças intermoleculares (forças de atrações fracas entre as moléculas), que são bem mais fracas do que as ligações covalentes internas que unem os átomos.

• Estado físico à temperatura ambiente: Devido às forças intermoleculares brandas, muitos compostos covalentes encontram-se no estado gasoso (como o gás oxigênio e o gás carbônico), no estado líquido (como a água e o etanol) ou no estado sólido de baixo ponto de fusão (como o iodo e a parafina).

• Pontos de fusão e ebulição: Em sua grande maioria, apresentam baixos pontos de fusão e ebulição quando comparados aos compostos iônicos. É preciso, relativamente, pouca energia térmica para separar as moléculas umas das outras.

Condutividade elétrica

A condutividade elétrica exige a presença de partículas carregadas livres (sejam elétrons livres ou íons móveis) para transportar a corrente elétrica.

• No estado puro (sólido ou líquido molecular): Os compostos covalentes moleculares não conduzem eletricidade, pois são formados por moléculas eletricamente neutras e não possuem elétrons livres para se moverem. Há exceção do grafite, que é um composto planar formado por ligações duplas que estão em constante movimento, facilitando a passagem de elétrons.

• Em solução aquosa: A grande maioria dos compostos covalentes continua não conduzindo eletricidade quando dissolvida em água (por exemplo, o açúcar ou a sacarose). A principal exceção ocorre com os ácidos (como o cloreto de hidrogênio ou ácido clorídrico), que ao entrarem em contato com a água sofrem ionização, gerando íons livres e passando a conduzir corrente elétrica.

Solubilidade

A regra geral para a solubilidade de compostos covalentes baseia-se no princípio de que "semelhante dissolve semelhante":

• Substâncias polares: Compostos covalentes polares (como a água, que possui polos positivo e negativo) dissolvem-se muito bem em solventes polares.

• Substâncias apolares: Compostos covalentes apolares (como o óleo, a gordura e a gasolina) dissolvem-se em solventes apolares (como o benzeno ou o hexano), mas são insolúveis em solventes polares como a água. É por isso que água e óleo não se misturam.

Compostos covalentes de rede

Embora a maioria dos compostos covalentes seja formada por moléculas isoladas de baixo ponto de fusão, existe um grupo especial conhecido como sólidos covalentes ou de rede (ou ainda compósitos covalentes de rede estendida).

Nesse grupo, os átomos estão unidos por uma imensa rede tridimensional de ligações covalentes fortes que se estendem por todo o cristal. Exemplos clássicos incluem:

• O Diamante: Uma forma alotrópica do carbono onde cada átomo está ligado a outros quatro em uma estrutura tetraédrica rígida, resultando no material natural mais duro conhecido e em um ponto de fusão extremamente alto (acima de 3500 °C).

• A Sílica (Quarto ou Areia - SiO₂): Possui estrutura de rede tridimensional rígida e altíssimo ponto de fusão.

• A Grafita (grafite): Outra forma de carbono, que possui uma estrutura em camadas hexagonais unidas por ligações covalentes fortes nas lâminas, mas forças fracas entre as camadas (o que a torna macia), além de ser a exceção por conduzir eletricidade devido a elétrons livres que circulam em sua estrutura planar.

Comparação com compostos iônicos e metálicos

Para facilitar a distinção laboratorial e teórica, veja o comportamento comparativo das três principais classes de compostos:

Propriedade	Compostos Iônicos	Compostos Covalentes (Moleculares)	Compostos Metálicos
Partícula estrutural	íons	moléculas discretas ou rede de átomos	íons positivos em mar de elétrons
Ponto de fusão e ebulição	altos	baixos	altos (maioria)
Estado físico (25 °C)	sólido	variável	sólido (Hg é exceção)
Condutividade (Sólido)	não conduz	não conduz	conduz bem
Condutividade (Líquido/Fundido)	conduz bem	não conduz	conduz bem
Solubilidade em água	solúveis ou parcialmente solúveis	variável (polar sim, apolar não)	insolúveis

Como descobrir o tipo de ligação pelas propriedades

Se você receber dados experimentais de uma substância desconhecida, siga este roteiro prático para identificar se ela é covalente molecular:

1. Verifique o ponto de fusão: Se funde a temperaturas relativamente baixas (abaixo de 300 °C), há grandes chances de ser um composto molecular covalente.

2. Teste a condutividade elétrica no estado sólido e líquido: Se não conduz eletricidade nem sólido e nem fundido (líquido), descarta-se o caráter metálico e iônico, apontando fortemente para uma substância covalente molecular.

3. Analise os elementos químicos constituintes (quando fornecidos): Se a substância for formada exclusivamente por ametais (ex: CO₂, H₂O, NH₃, CH₄), a ligação primária é covalente.

Erros comuns

1. Achar que todo composto covalente é gasoso ou líquido: Esquecer que sólidos como a sacarose (açúcar), naftalina e o iodo são covalentes moleculares, assim como o diamante é um sólido covalente de rede com ponto de fusão altíssimo.

2. Confundir polaridade com tipo de ligação: Pensar que "composto covalente" é sinônimo de apolar. Existem compostos covalentes altamente polares, como a água (H₂O) e a amônia (NH₃).

3. Acreditar que todo composto covalente conduz eletricidade na água: Lembrar que compostos como a glicose (C₆H₁₂O₆) dissolvem-se na água formando moléculas neutras, logo, a solução não conduz eletricidade.

Perguntas frequentes

• Por que o açúcar dissolve na água, mas não conduz eletricidade?

  O açúcar (sacarose) é um composto covalente polar rico em hidroxilas, o que permite que suas moléculas interajam por ligações de hidrogênio com a água, causando sua dissolução. No entanto, como ele não se divide em íons (não sofre ionização ou dissociação iônica), a solução resultante não possui cargas livres para transportar corrente elétrica.

• Por que a grafita conduz eletricidade se é um composto covalente?

  Embora seja formada exclusivamente por átomos de carbono unidos por ligações covalentes, a estrutura da grafita possui orbitais pi (de duplas ligações) deslocalizados em suas camadas hexagonais. Esses elétrons livres conseguem se mover paralelamente aos planos das camadas, permitindo a condução de eletricidade.

• O diamante e a grafita são feitos do mesmo elemento, mas têm propriedades totalmente diferentes. Por quê?

  Isso ocorre devido ao fenômeno da alotropia estrutural. No diamante, os carbonos formam uma rede tridimensional tetraédrica rígida (isolante e duríssima). Na grafita, os carbonos formam lâminas planas hexagonais interconectadas por forças fracas (condutora e macia).

Exercícios

Questão 1

Questão 2

Questão 3

Veja também: Ligação Covalente: o que é, características, tipos e exemplos