Ligações químicas: tipos, conceito e definição

As ligações químicas são fundamentais no estudo da Química, pois moldam a estrutura e determinam as propriedades de todas as substâncias ao nosso redor. Elas estão presentes desde a união de átomos para formar moléculas de água até a complexa arquitetura das proteínas.

Compreender essas ligações é essencial para entender tanto a matéria inerte quanto os sistemas vivos.

Reconhecendo essa importância, este artigo tem como objetivo desvendar os mistérios das ligações químicas, explorando seus tipos, características e os motivos pelos quais se formam. Além disso, vamos apresentar exemplos práticos que ajudam a visualizar esses conceitos e entender como eles se manifestam no nosso cotidiano.

O que são ligações químicas?

As ligações químicas são essenciais para a formação e a estabilidade das substâncias ao nosso redor. Elas ocorrem quando dois ou mais átomos se unem com o objetivo de alcançar maior estabilidade, por meio da perda, do ganho ou do compartilhamento de elétrons.

Essa união pode acontecer entre átomos do mesmo elemento ou de elementos diferentes, formando uma enorme diversidade de estruturas moleculares.

A necessidade de estabilidade dos átomos é explicada pela teoria eletrônica da valência, desenvolvida por cientistas como Gilbert N. Lewis e Walter Kossel. Segundo essa teoria, os átomos tendem a completar sua camada de valência com oito elétrons, imitando a configuração eletrônica de um gás nobre — o que é conhecido como regra do octeto.

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Quais são os tipos de ligações químicas?

Existem três tipos principais de ligações químicas:

Ligação metálica

As ligações metálicas ocorrem entre átomos metálicos. Nesse tipo de ligação, todos os elétrons da camada de valência são compartilhados coletivamente entre os átomos, formando um verdadeiro “mar de elétrons” livres que se movimentam ao redor de um aglomerado de núcleos positivos.

Essa mobilidade dos elétrons é a responsável por características típicas dos metais, como a alta condutividade elétrica e térmica. Como esses elétrons estão pouco presos aos núcleos, eles se deslocam facilmente através do material quando há aplicação de uma corrente elétrica.

São exemplos de substâncias com ligação metálica os sólidos metálicos puros, como ferro, cobre e alumínio, ou ainda as ligas metálicas, como:

• Bronze (cobre + estanho).
• Liga de ouro (ouro + prata + cobre, usada em joias);
• Latão (cobre + zinco);

Ligação iônica

A ligação iônica ocorre principalmente entre um metal, que possui baixa energia de ionização e tende a perder elétrons, e um ametálico, com alta afinidade eletrônica e tendência a ganhar elétrons.

Essa transferência de elétrons leva à formação de íons com cargas opostas: cátions (positivos) e ânions (negativos). A forte atração eletrostática entre esses íons forma uma estrutura cristalina organizada e robusta.

Essa intensa força de atração confere às substâncias iônicas altos pontos de fusão e ebulição, além de características como solubilidade em água e condução de corrente elétrica quando em solução aquosa ou fundidas.

Exemplos de compostos iônicos: NaCl, LiCl, NaF, NaBr, KCl, NaNO₃, CuSO₄, CuO, CaCO₃, Na₂S.

Ligações covalentes

Nas ligações covalentes, os átomos compartilham pares de elétrons com o objetivo de alcançar maior estabilidade, geralmente obedecendo à regra do octeto.

Esse tipo de ligação é comum entre átomos de ametais, que possuem eletronegatividades semelhantes e não têm tendência a doar ou receber elétrons diretamente — por isso optam pelo compartilhamento.

As ligações covalentes podem ser polares (quando há diferença de eletronegatividade entre os átomos) ou apolares (quando essa diferença é nula ou muito pequena). Essa diversidade permite a formação de uma ampla variedade de moléculas orgânicas e inorgânicas, muitas delas essenciais para a vida.

Exemplos de compostos com ligação covalente: água (H₂O), etanol (CH₃CH₂OH), acetona (CH₃COCH₃), ácido acético (CH₃COOH), gasolina (C₈H₁₈), metano (CH₄), gás carbônico (CO₂), gás oxigênio (O₂), gás nitrogênio (N₂).

Características das ligações químicas

Cada tipo de ligação química apresenta características próprias, que influenciam diretamente nas propriedades físicas e químicas das substâncias formadas. A seguir, confira as principais características das ligações iônicas, covalentes e metálicas:

Propriedades das ligações iônicas

As ligações iônicas se caracterizam pela transferência definitiva de elétrons de um átomo para outro, geralmente envolvendo metais e ametais. Essa transferência leva à formação de íons com cargas opostas, que se atraem fortemente, conferindo aos compostos iônicos altos pontos de fusão e ebulição.

Esses compostos tendem a ser sólidos e quebradiços em temperatura ambiente, com uma estrutura cristalina bem definida, o que contribui para sua rigidez. Além disso, em solução aquosa ou no estado fundido, conduzem corrente elétrica devido à mobilidade dos íons.

Propriedades das ligações covalentes

Nas ligações covalentes, os átomos compartilham pares de elétrons para alcançar estabilidade, seguindo a regra do octeto. As ligações podem ser simples, duplas ou triplas, de acordo com o número de pares de elétrons compartilhados.

A eletronegatividade é um fator importante aqui: quando os átomos envolvidos apresentam diferenças nesse valor, podem surgir polos parciais, dando origem a moléculas polares.

As substâncias covalentes, em geral, apresentam pontos de fusão e ebulição mais baixos que os compostos iônicos, e não conduzem corrente elétrica, já que não possuem íons livres em solução.

Propriedades das ligações metálicas

A ligação metálica é marcada pela presença de um “mar de elétrons” deslocalizados, que se movimenta livremente entre os átomos. Essa característica garante aos metais alta condutividade elétrica e térmica, além de propriedades como maleabilidade (capacidade de formar lâminas) e ductilidade (capacidade de formar fios).

Os metais organizam-se em estruturas cristalinas, como cúbico de corpo centrado e cúbico de faces centradas, que influenciam diretamente suas densidades e pontos de fusão elevados.

As ligas metálicas — formadas pela combinação de dois ou mais metais — são projetadas para melhorar propriedades específicas, como resistência mecânica, durabilidade ou temperatura de fusão.

Por que as ligações são formadas?

As ligações químicas são formadas porque os átomos buscam alcançar estabilidade eletrônica, ou seja, atingir uma configuração mais estável e de menor energia. Essa estabilidade está relacionada à estrutura dos gases nobres, que possuem oito elétrons na camada de valência — o que os torna quimicamente inertes.

Esse comportamento é explicado pela chamada Regra do Octeto, proposta por Gilbert N. Lewis, que afirma que os átomos tendem a completar ou esvaziar sua última camada eletrônica para imitar essa configuração estável. E como fazem isso? Por meio das ligações químicas, nas quais os elétrons podem ser compartilhados, doados ou recebidos.

Por exemplo, um átomo com configuração 2s²2p⁵ tem 7 elétrons na camada de valência. Ao receber um elétron por meio de uma ligação química, ele atinge a configuração 2s²2p⁶, totalizando os 8 elétrons necessários para completar o octeto.

Contudo, a Regra do Octeto se aplica principalmente a átomos que utilizam apenas os orbitais s e p. Em elementos metálicos ou de maior número atômico, é comum o envolvimento dos orbitais d, permitindo que esses átomos ultrapassem o limite de 8 elétrons na camada de valência — fenômeno conhecido como expansão do octeto.

Portanto, para alcançar estabilidade, os átomos estabelecem ligações iônicas, covalentes ou metálicas, de acordo com suas características eletrônicas e com a forma como interagem com outros átomos. Essas interações estão na base da formação de todas as substâncias químicas que conhecemos.

Resumo: ligações químicas

• As ligações químicas são essenciais para a formação e estabilidade das substâncias, ocorrendo quando átomos se unem para alcançar uma configuração eletrônica mais estável.
• Existem três tipos principais de ligações químicas:
  • Ligação iônica: envolve a transferência de elétrons entre um metal e um ametal, formando íons com cargas opostas. Resulta em substâncias com altos pontos de fusão e ebulição, que conduzem eletricidade quando dissolvidas em água.
  • Ligação covalente: ocorre quando os átomos compartilham pares de elétrons, sendo comum entre hidrogênio, ametais e semimetais. Pode gerar moléculas polares ou apolares, dependendo da diferença de eletronegatividade.
  • Ligação metálica: presente entre átomos metálicos, caracteriza-se por um “mar” de elétrons livres, conferindo aos metais alta condutividade elétrica e térmica, além de maleabilidade e ductilidade.
• Compreender as características de cada tipo de ligação é fundamental tanto na teoria quanto na prática da Química:
  • Ligações iônicas: formam estruturas cristalinas rígidas e conduzem eletricidade em solução.
  • Ligações covalentes: podem formar moléculas com polaridade variada e têm, geralmente, pontos de fusão e ebulição mais baixos.
  • Ligações metálicas: garantem flexibilidade, brilho e condutividade, características típicas dos metais.

Como as ligações químicas caem no Enem e nos vestibulares

As ligações químicas são um tema recorrente no Enem e em diversos vestibulares, aparecendo tanto em questões conceituais quanto em situações-problema que exigem análise de gráficos, estruturas e propriedades das substâncias.

Um dos focos mais cobrados é a teoria do octeto, que explica a tendência dos átomos em atingir oito elétrons na camada de valência — ponto central para compreender como se formam as ligações iônicas, covalentes e metálicas.

Os exames também costumam abordar:

• Comparação entre os tipos de ligação com base em suas propriedades físicas e químicas;
• Interpretação de fórmulas químicas e identificação do tipo de ligação envolvido;
• Relação entre estrutura atômica e propriedades das substâncias (como condutividade, solubilidade e estado físico);
• Aplicações no cotidiano, como sal de cozinha (NaCl), água (H₂O) e materiais metálicos.

A seguir, confira alguns exemplos de como esse conteúdo pode aparecer nas provas do Enem e vestibulares:

Exemplo 1

(Enem 2019) Por terem camada de valência completa, alta energia de ionização e afinidade eletrônica praticamente nula, considerou-se por muito tempo que os gases nobres não formariam compostos químicos. Porém, em 1962, foi realizada com sucesso a reação entre o xenônio (camada de valência 5s²5p⁶) e o hexafluoreto de platina e, desde então, mais compostos novos de gases nobres vêm sendo sintetizados. Tais compostos demonstram que não se pode aceitar acriticamente a regra do octeto, na qual se considera que, numa ligação química, os átomos tendem a adquirir estabilidade assumindo a configuração eletrônica de gás nobre. Dentre os compostos conhecidos, um dos mais estáveis é o difluoreto de xenônio, no qual dois átomos do halogênio flúor (camada de valência 2s²2p⁵) se ligam covalentemente ao átomo de gás nobre para ficarem com oito elétrons de valência.

Ao se escrever a fórmula de Lewis do composto de xenônio citado, quantos elétrons na camada de valência haverá no átomo do gás nobre?

a) 6
b) 8
c) 10
d) 12
e) 14

Resposta: [C]
Camada de valência do xenônio (Xe): 5s² 5p⁶ (8 elétrons)
Camada de valência do flúor: 2s² 2p⁵ (7 elétrons)
Fórmula de Lewis do difluoreto de xenônio (XeF₂):

A camada de valência do gás nobre (Xe) ficará com dez elétrons. 

Exemplo 2

(Unesp 2022)  Substâncias compostas podem ser de três tipos:

• Tipo 1: substância composta que apresenta apenas ligações covalentes.
• Tipo 2: substância composta que apresenta apenas ligações iônicas.
• Tipo 3: substância composta que apresenta ligações iônicas e covalentes.

São exemplos de substâncias compostas dos tipos 1, 2 e 3, respectivamente,

a) HCCl₃, CaCl₂ e NH₄Cl
b) NH₄Cl, CaCl₂ e HCCl₃
c) CaCl₂, NH₄Cl e HCCl₃
d) HCCl₃, NH₄Cl e CaCl₂
e) NH₄Cl, HCCl₃ e CaCl₂

Resposta: [A]
Tipo 1: substância composta que apresenta apenas ligações covalentes HCCl₃

Tipo 2: substância composta que apresenta apenas ligações iônicas CaCl₂

Tipo 3: substância composta que apresenta ligações iônicas e covalentes NH₄Cl