Uma outra forma de satisfazer a regra do octeto é através da partilha de electrões entre átomos para formar ligações covalentes. Estas ligações são mais fortes e muito mais comuns do que as ligações iónicas nas moléculas dos organismos vivos. As ligações covalentes são normalmente encontradas em moléculas orgânicas à base de carbono, tais como o nosso ADN e proteínas. As ligações covalentes são também encontradas em moléculas inorgânicas como H2O, CO2, e O2. Um, dois, ou três pares de electrões podem ser partilhados, fazendo ligações simples, duplas, e triplas, respectivamente. Quanto mais covalentes as ligações entre dois átomos, mais forte é a sua ligação. Assim, as ligações triplas são as mais fortes.
A força dos diferentes níveis de ligação covalente é uma das principais razões pelas quais os organismos vivos têm dificuldade em adquirir azoto para utilização na construção das suas moléculas, ainda que o azoto molecular, N2, seja o gás mais abundante na atmosfera. O azoto molecular consiste em dois átomos de azoto triplamente ligados um ao outro e, como acontece com todas as moléculas, a partilha destes três pares de electrões entre os dois átomos de azoto permite o enchimento das suas conchas de electrões exteriores, tornando a molécula mais estável do que os átomos de azoto individuais. Esta forte ligação tripla torna difícil para os sistemas vivos quebrar este azoto para o utilizar como constituintes de proteínas e ADN.
A formação de moléculas de água fornece um exemplo de ligação covalente. Os átomos de hidrogénio e oxigénio que se combinam para formar moléculas de água são ligados entre si por ligações covalentes. O electrão proveniente do hidrogénio divide o seu tempo entre a casca exterior incompleta dos átomos de hidrogénio e a casca exterior incompleta dos átomos de oxigénio. Para preencher completamente a cobertura exterior de oxigénio, que tem seis electrões na sua cobertura exterior mas que seria mais estável com oito, são necessários dois electrões (um de cada átomo de hidrogénio): daí a conhecida fórmula H2O. Os electrões são partilhados entre os dois elementos para preencher a concha exterior de cada um, tornando ambos os elementos mais estáveis.
p>Veja este pequeno vídeo para ver uma animação de ligação iónica e covalente.
Ligações Covalentes Polares
Existem dois tipos de ligações covalentes: polares e não polares. Numa ligação polar covalente, mostrada na Figura 1, os electrões são desigualmente partilhados pelos átomos e são atraídos mais para um núcleo do que para o outro. Devido à distribuição desigual dos electrões entre os átomos de diferentes elementos, desenvolve-se uma carga ligeiramente positiva (δ+) ou ligeiramente negativa (δ-). Esta carga parcial é uma propriedade importante da água e é responsável por muitas das suas características.
A água é uma molécula polar, com os átomos de hidrogénio a adquirirem uma carga parcialmente positiva e o oxigénio uma carga parcialmente negativa. Isto ocorre porque o núcleo do átomo de oxigénio é mais atractivo para os electrões dos átomos de hidrogénio do que o núcleo de hidrogénio é para os electrões do oxigénio. Assim, o oxigénio tem uma maior electronegatividade do que o hidrogénio e os electrões partilhados passam mais tempo na proximidade do núcleo do oxigénio do que perto do núcleo dos átomos de hidrogénio, dando aos átomos de oxigénio e ao hidrogénio cargas ligeiramente negativas e positivas, respectivamente. Outra forma de afirmar isto é que a probabilidade de encontrar um electrão partilhado perto de um núcleo de oxigénio é mais provável do que encontrá-lo perto de um núcleo de hidrogénio. Seja como for, a relativa electronegatividade do átomo contribui para o desenvolvimento de cargas parciais sempre que um elemento é significativamente mais electronegativo do que o outro, e as cargas geradas por estas ligações polares podem então ser utilizadas para a formação de ligações de hidrogénio com base na atracção de cargas parciais opostas. (As ligações de hidrogénio, que são discutidas em detalhe abaixo, são ligações fracas entre átomos de hidrogénio com carga ligeiramente positiva e átomos com carga ligeiramente negativa noutras moléculas). Uma vez que as macromoléculas têm frequentemente átomos dentro delas que diferem na electronegatividade, as ligações polares estão frequentemente presentes em moléculas orgânicas.
Ligações Covalentes Não Polares
Ligações Covalentes Não Polares formam-se entre dois átomos do mesmo elemento ou entre elementos diferentes que partilham electrões igualmente. Por exemplo, o oxigénio molecular (O2) é não-polar porque os electrões serão distribuídos igualmente entre os dois átomos de oxigénio.
Outro exemplo de uma ligação covalente não-polar é o metano (CH4), também mostrado na Figura 1. O carbono tem quatro electrões na sua casca mais exterior e precisa de mais quatro para o encher. Obtém estes quatro de quatro átomos de hidrogénio, cada átomo fornecendo um, fazendo um invólucro exterior estável de oito electrões. O carbono e o hidrogénio não têm a mesma electronegatividade, mas são semelhantes; assim, as ligações não-polares formam-se. Os átomos de hidrogénio precisam cada um de um electrão para a sua casca exterior, que é preenchida quando contém dois electrões. Estes elementos partilham os electrões igualmente entre os carbonos e os átomos de hidrogénio, criando uma molécula covalente não-polar.
Figure 1. Se uma molécula é polar ou não-polar depende tanto do tipo de ligação como da forma molecular. Tanto a água como o dióxido de carbono têm ligações polares covalentes, mas o dióxido de carbono é linear, por isso as cargas parciais na molécula cancelam-se uma à outra.
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