Eletronegatividade e ligação

RKA2G Eletronegatividade provavelmente é um dos conceitos mais importantes para se entender química inorgânica. E eu vou usar a definição dada por Linus Pauling no seu livro "A Natureza das Ligações Químicas". Ele diz que eletronegatividade é o poder de um átomo em uma molécula de atrair elétrons para si mesmo. Eu vou colocar uma molécula desta forma, onde temos um carbono e um oxigênio com seus elétrons em volta. E nós vamos compara o carbono e o oxigênio em termos de eletronegatividade. Vamos olhar na tabela periódica em termos de eletronegatividade, que o Linus calculou para todos os elementos e vamos observar, em azul, a eletronegatividade do carbono. E, se você observar, a eletronegatividade do carbono vale 2,5. E, se eu também pesquisar na tabela a eletronegatividade do oxigênio, que estou circulando aqui, ela vale 3,5. Você pode observar que o oxigênio é mais eletronegativo do que o carbono. Então, por definição, o oxigênio tem mais poder de atrair os elétrons para si do que o carbono. Perceba que os elétrons compartilhados nas ligações covalentes do carbono e do oxigênio são compartilhados de forma desigual. Por ser mais negativo, o oxigênio acaba atraindo os elétrons mais para ele. E, como o elétron tem carga negativa, o oxigênio vai ficar um pouquinho mais negativo e vamos ter uma coisa que chamamos de carga parcial negativa, que representamos pela letra grega delta (δ). Ou seja, o oxigênio, que está um pouquinho mais negativo, puxa os elétrons (em vermelho) para ele. Uma outra forma de representar essa perda de elétrons do carbono é representar por uma seta, que é a direção que os elétrons estão caminhando. Ou seja, o carbono está perdendo um pouco de densidade eletrônica. Geralmente, o carbono é neutro, mas, como está perdendo carga negativa, ele fica parcialmente positivo e podemos representar pela letra grega δ, também, só que com um sinal positivo (+) aqui. Esta é uma situação que chamamos de polarização, ou seja, você tem um pouco de carga positiva de um lado e um pouco de carga negativa do outro. Claro, aqui ainda vamos ter uma ligação covalente, mas é uma ligação covalente polarizada, graças à diferença de eletronegatividade. Vamos fazer outros exemplos e ver as diferenças de eletronegatividade. Vamos pensar em uma molécula com 2 carbonos. Dois carbonos. E eu quero saber o que acontece com os elétrons em vermelho que eu vou colocar aqui Estes elétrons em vermelho aqui. Como sabemos, os dois carbonos têm a mesma eletronegatividade. Então, se você pensar em termos de eletronegatividade, vai ter o primeiro carbono com 2,5 e o segundo carbono, também, com 2,5. E essa diferença de eletronegatividade vai ser zero, ou seja, estes elétrons em vermelho não vão nem para a esquerda nem para a direita. Eles ficam aqui no meio. Esta aqui, de fato, é uma ligação covalente, ou seja, não há criação de polarização. Isso porque não existe diferença de eletronegatividade. Então, eu vou dizer que isto é uma ligação covalente... Ligação covalente apolar. Vamos ver mais um exemplo. Eu quero agora colocar uma molécula com uma ligação entre carbono e hidrogênio. Vou colocar aqui um carbono fazendo uma ligação com um hidrogênio e eu quero saber o que acontece com os elétrons, em vermelho aqui, entre o carbono e o hidrogênio. Isso em termos de eletronegatividade. Consultando na tabela, já vimos que o carbono tem eletronegatividade igual a 2,5. E o hidrogênio, se você observar, tem eletronegatividade, que estou circulando aqui, igual a 2,1. A diferença de eletronegatividade vai ser igual a 0,4. Esta diferença é muito pequena. É por isso que a maioria dos livros considera isto como uma ligação covalente apolar. Vamos ver outra ligação. Eu vou colocar uma molécula que tem uma ligação entre um carbono e um oxigênio. E, se você consultar a tabela de eletronegatividade, você vai ter que a eletronegatividade do carbono é de 2,5 e do oxigênio é de 3,5. Então, a diferença de eletronegatividade vai ser igual a 1. Essa diferença é o suficiente para a gente dizer que temos uma ligação covalente polar. Vou escrever: ligação covalente polar. Olhando os elétrons, em vermelho aqui, nós vamos ter uma diferença, o que faz com que os elétrons do carbono caminhem para o oxigênio. Então, isso vai dar ao oxigênio uma carga parcial negativa. Vou colocar na mesma cor que eu estou colocando. Aqui nós vamos ter uma carga parcial negativa. E, como a densidade eletrônica está se afastando do carbono, ele vai acabar ganhando uma carga parcial positiva. Então, aqui temos uma carga parcial positiva. Vimos que, se a diferença de eletronegatividade for 1, vamos ter uma ligação covalente polar. E, se a eletronegatividade, essa diferença, for de 0,4, nós vamos ter uma ligação covalente apolar. Então, tem que ter um meio-termo para a gente dizer se é apolar ou polar. E esse valor, na maioria dos livros, eu vou colocar. Vou só separar aqui para ficar melhor. Esse valor, na maioria dos livros, é 0,5. 0,5. Ou seja, se a diferença for maior que 0,5, nós vamos ter uma ligação covalente polar. E, se essa diferença de eletronegatividade for menor do que 0,5, nós vamos ter uma ligação covalente apolar. Mas, claro, isso na escala de Pauling, porque existem várias outras escalas de eletronegatividade. Vamos ver mais um exemplo. Vamos comparar o oxigênio com o hidrogênio. Vamos pensar o que acontece com os elétrons na ligação entre o oxigênio e o hidrogênio. Ou seja, na verdade, eu quero saber entre estes elétrons em vermelho aqui. Já vimos a eletronegatividade de cada átomo na tabela. A do oxigênio vale 3,5 e a do hidrogênio vale 2,1. Logo, a diferença de eletronegatividade é 1,4. E, como o oxigênio é mais eletronegativo, ele vai ficar com uma carga parcial negativa. E o hidrogênio vai ficar com uma carga parcial positiva. Ou seja, aqui temos uma ligação covalente polar. Vamos ver outro exemplo aqui. Vamos colocar uma molécula com o carbono e com o lítio. E, novamente, nós estamos preocupados com estes elétrons em vermelho aqui. Colocando os valores de eletronegatividade, Sabemos que o carbono tem eletronegatividade igual a 2,5 e eu preciso agora olhar na tabela para saber o valor de eletronegatividade do lítio. Ele está aqui, ele tem eletronegatividade igual a 1. Então, aqui, ele tem eletronegatividade igual a 1. A diferença de eletronegatividade vai ser igual a 1,5. Desta vez, o carbono têm maior eletronegatividade, ou seja, os elétrons da direita vão se mover para a esquerda. Então, o carbono vai ter uma densidade eletrônica maior, ou seja, vai ficar com uma parcial negativa e o lítio vai ter uma carga parcial positiva. Eu estou tratando esta ligação como uma ligação covalente polar, mas você também vai ver que a gente pode tratar como uma ligação iônica, porque isso depende dos valores de eletronegatividade e do tipo de reação química. Por isso, podemos considerar esta ligação como iônica. Vamos fazer um exemplo de uma ligação que a gente tem certeza que é iônica. Vou fazer uma ligação entre o cloreto de sódio e o cloro. Vou colocar os elétrons aqui e, por ora, eu vou dizer que é uma ligação covalente. Sabendo que esta ligação consiste em dois elétrons, eu vou colocar os dois elétrons aqui e agora, vamos descobrir a diferença de eletronegatividade entre o sódio e o cloro. Vou voltar na tabela para consultar a eletronegatividade de cada um. E eletronegatividade do sódio está aqui e a do cloro está aqui. Já vou colocar diretamente lá os valores, para a gente calcular essa diferença. A eletronegatividade do sódio vai ser 0,9 e a eletronegatividade do cloro vai ser 3,0. Essa diferença vai ser de 2,1 e isso me diz que o cloro é muito mais eletronegativo do que o sódio. Mas, neste caso, o cloro é tão mais eletronegativo do que o sódio que ele acaba roubando os elétrons do sódio. Vou redesenhar como vai ficar isso. O cloro está aqui, com seus 6 elétrons, e ele é tão mais eletronegativo que vai acabar roubando os elétrons, em vermelho, que eu vou colocar aqui. Então, esses elétrons em vermelho vão acabar vindo para cá. Aqui nós temos o sódio. E o cloro ganhou este elétron extra aqui, então, ele vai ficar com uma carga negativa. O cloro vai ganhar uma carga desta forma que eu vou colocar aqui, ou seja, uma carga negativa. E agora a gente não está mais falando de cargas parciais, ou seja, o cloro fica com uma carga total de -1. E, como o sódio perdeu uma carga negativa, ele vai ficar com uma carga total positiva. Uma carga total positiva. E, como sabemos, isto se trata de uma ligação iônica entre estes dois íons. Isto representa uma ligação iônica. A diferença de eletronegatividade para ser uma ligação iônica varia entre 1,5 e 2,1. Ou seja, para ser uma ligação polar covalente ou uma ligação iônica. A maioria dos livros colocam esse valor em torno de 1,7. Isso quer dizer que, se o valor é maior do que 1,7, essa ligação é chamada de iônica. E, se essa diferença de eletronegatividade é menor do que 1,7, ela vai ser uma ligação covalente polar. Vamos voltar neste exemplo aqui, que é a ligação entre o lítio e o carbono. Nós tratamos ela como uma ligação covalente polar, mas isso nem sempre é verdade. Às vezes, é uma ligação iônica. Vamos desenhar de novo, só que, desta vez, vamos considerar a ligação entre eles como uma ligação iônica. Isso porque o carbono é mais eletronegativo do que o lítio. Ele irá roubar os dois elétrons em vermelho que eu vou colocar. Então, eu tenho o carbono e ele roubou os elétrons em vermelho do lítio. E, colocando o lítio aqui, ele perdeu uma carga negativa e ficou com uma carga positiva de +1, que eu vou colocar aqui. E o carbono acaba ficando com uma carga negativa aqui, porque ele ganhou um elétron. E aqui estamos considerando como uma ligação iônica, porque isso vai ser útil para algumas reações na química orgânica. O que eu quero que vocês entendam é que este número de 1,7 não é absoluto. Às vezes, podemos considerar como 1,5 também essa diferença, para considerar como uma ligação iônica. Então, podemos desenhar esta estrutura aqui, ou deste jeito aqui.