Compostos Covalentes, Valência e NOX


Explicação das propriedades

As propriedades dos compostos covalentes dependem basicamente da massa molar da substância e da existência ou não de polaridade nas moléculas.

• Pontos de fusão e de ebulição: Os pontos de ebulição de uma substância dependem basicamente de dois fatores: a massa molar e as forças
intermoleculares. Quanto mais elevada a massa molar, maior a inércia das moléculas que constituem a substância. Logo, a quantidade de energia necessária para fazer a substância mudar de fase de agregação será maior. Quanto maior a massa molar, maiores serão os pontos de fusão e de ebulição da substância.

Compostos Covalentes

Comparando-se substâncias covalentes de massas mo­lares próximas, os pontos de fusão e de ebulição irão variar com a intensidade da força intermolecular. Quanto mais intensas forem as forças intermoleculares, maior será a energia necessária para separar as molé­culas e fazer a substância mudar de fase de agregação. Portanto, substâncias que fazem ligações de hidrogênio possuem pontos de fusão e de ebulição maiores do que substâncias cujas moléculas estão ligadas por forças de dipolo permanente, e estas, por sua vez, possuem pontos de fusão e de ebulição maiores do que substâncias cujas moléculas estão ligadas por forças de van der Waals.

Pontos de fusão e de ebulição: Ligações de hidrogênio > dipolo permanente > forças de van der Waals.

Fase de agregação em condições ambientes. Quanto maior a massa molar e quanto mais intensas as forças intermoleculares, maior a tendência de a substância apresentar-se na fase sólida em condições ambientes e vice-versa. Solubilidade.

Compostos covalentes formados por moléculas polares são solúveis em solventes polares e os formados por moléculas apoiares são solúveis em solventes apoiares (semelhante dissolve semelhante). Exemplos: A água, H20(í), polar, dissolve a amônia, NH3(g), polar. Já o tetracloreto de carbono, CC£4(e), apoiar, dissolve o iodo, I2(s), apoiar. Condutibilidade elétrica.

A maioria das substâncias covalentes não conduz cor­rente elétrica de forma que possa ser detectada pelos aparelhos comuns, em nenhuma fase de agregação, ou seja, comporta-se como isolante. Uma exceção é a grafita que conduz bem a corrente elé­trica na fase sólida (devido à ressonância dos elétrons k), sendo utilizada inclusive com essa finalidade. Tenacidade.

As substâncias covalentes em geral possuem baixa resistência ao impacto. São sólidos quebradiços. O próprio diamante (considerado um dos materiais de maior dureza) pode se partir completamente ao sofrer um forte impacto. Dureza. De acordo com o tipo de cristal formado, a dureza aumenta sensivelmente na seguinte sequência: Cristal molecular — unido por forças de van der Waals, apresenta dureza extremamente baixa. Exemplos: C02(g), CH4(g), I2(s)
Cristal dipolar — unido por forças de dipolo permanente ou por ligações de hidrogênio, apresenta dureza entre baixa e média.

Exemplos: H20(e), NH3(g), HF(g) Cristal covalente ou atômico — formado por macromoléculas, apresenta dureza muito elevada. Exemplos: Cn(diamante), (Si02)n, (MA),, Nesse caso, a grafita é uma exceção, pois é uma macro­molécula de dureza baixa. Com base no número de ligações que cada átomo é capaz de fazer, definimos o conceito de valência.

A valência de um elemento é o número de ligações, iônicas ou covalentes, que o átomo desse elemento faz para adquirir estabilidade. A valência do elemento é indicada pelos prefixos mono, bi, tri, tetra, penta, conforme seus átomos possam fazer respectivamente l, 2, 3, 4 ou 5 ligações. Exemplos:

O hidrogênio, H, é monovalente: faz uma ligação.
O oxigênio, O, é bivalente: faz duas ligações.
O nitrogênio, N, é trivalente: faz três ligações.
O carbono, C, é tetravalente: faz quatro ligações.

Mas, se considerarmos a carga elétrica ou o caráter parcial ô que determinado átomo adquire em função da diferença de eletronegatividade entre esse átomo e os demais com os quais estabelece ligações, definimos o seu número de oxidação ou NOX.

O NOX é a carga elétrica real que um elemento adquire quando faz ligação iônica ou o caráter parcial ô que ele adquire quando faz ligação
predominantemente covalente. Assim, em um composto iônico, o NOX do elemento é igual à carga elétrica que ele apresenta no composto e coincide em módulo com a sua valência. Exemplo: O sódio é monovalente, pois o átomo nNa faz sempre uma ligação para adquirir estabilidade, e seu NOX é igual à carga elétrica que ele adquire nos compostos iônicos que forma: +1. Já em um composto covalente, o NOX do elemento varia conforme a resultante da diferença de eletronegati­vidade existente entre os átomos que formam a molécula.

NOX e IUPAC
A IUPAC recomenda que o NOX de elementos e íons seja representado por numerais romanos, com o sinal da carga (+ ou -) na frente do numeral.
Veja os exemplos a seguir:
•     O”: oxigênio com NOX -2
•     Cr+VI: crômio com NOX +6
•     F^1: flúor com NOX -l
•     Pb+IV: chumbo com NOX +4

A adoção dessa notação no ensino médio é um fator complicante, pois a escrita de numerais romanos não é usual. Por isso, vamos usar algarismos arábicos em vez de numerais romanos, mas vamos manter para o NOX o sinal da carga antes do algarismo. Observe nos exemplos a seguir a variação do NOX do oxigênio — elemento bivalente — nas diversas substâncias que ele forma.

Entre dois átomos de oxigênio não há diferença de eletronegatividade (a diferença é zero). A molécula de 02 é 100% covalente e o NOX de cada
átomo de oxigênio nessa molécula é igual a zero.

Entre o oxigênio e o hidrogênio a diferença de eletronegatividade é igual a 1,24. A ligação é acentuadamente covalente (= 70% covalente e 30% iônica). Como o oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio, ele atrai para perto de si o par de elétrons das ligações, adquirindo um NOX negativo, Ô~2.
O par de elétrons fica mais afastado do hidrogênio e faz com que este adquira na molécula de água um NOX positivo, o+1.

Peróxido de hidrogênio: H202. Na molécula de H202, os átomos de oxigênio estão ligados entre si e a um átomo de hidrogênio cada. A ligação entre os átomos de oxigênio é 100% covalente (não existe diferença de eletronegatividade). Já a ligação entre hidrogênio e oxigênio apresenta diferença de eletronegatividade igual a 1,24, como vimos no exemplo anterior.