Defina a ligação covalente e explique a influência deste tipo de ligação química nas propriedades das cerâmicas e dos polímeros.

Passo 1

O enunciado pede para definirmos a ligação covalente – que é um dos tipos de ligação química – e, a seguir, explicarmos como essa ligação influencia as propriedades macroscópicas em dois grupos de materiais: cerâmicas e polímeros. Vamos usar conceitos de química de ligações e estrutura de materiais para entender essa relação.

Passo 2

Ligação covalente é o tipo de ligação química em que dois átomos compartilham pares de elétrons na região entre seus núcleos. Cada átomo contribui com pelo menos um elétron para formar esses pares compartilhados. Como consequência:
  1. A ligação é fortemente direcional (orientada no espaço), pois o compartilhamento ocorre ao longo da reta que une os centros atômicos.
  2. Possui alta energia de ligação, conferindo estabilidade química.
  3. A força e a direção determinam como os átomos se arranjam e como as redes cristalinas ou macromoleculares se comportam.

Passo 3

Na cerâmica, as ligações são em geral uma combinação de ligações iônicas e covalentes. A contribuição covalente se manifesta assim:
  • Alta energia de ligação → ponto de fusão e de sublimação elevados.
  • Direcionalidade → estruturas cristalinas muito rígidas e compactas.
  • Rígidez e fragilidade → por serem ligações fortes e orientadas, há pouca mobilidade de discordâncias; o material não deforma plasticamente, quebrando-se de forma frágil.
  • Isolamento elétrico → elétrons fortemente localizados entre pares reduz a condutividade elétrica na fase sólida.

Passo 4

Nos polímeros, a ligação covalente aparece principalmente na espinha dorsal (backbone) das macromoléculas e, em alguns casos, em ramificações e reticulações (crosslinks). Isso gera efeitos como:
  • Flexibilidade ou rigidez → embora a covalência seja forte, a rotação em torno de ligações simples (σ) permite mobilidade conformacional, tornando muitos polímeros flexíveis.
  • Termoplásticos vs. termorrígidos → polímeros sem reticulações têm cadeias independentes (termoplásticos), fundem e moldam; com reticulações covalentes (termorrígidos), formam rede 3D, são rígidos e insolúveis.
  • Propriedades térmicas e químicas → backbone covalente de alto teor de aromáticos ou ligações duplas aumenta a estabilidade térmica e química, elevando temperatura de transição vítrea e resistência a solventes.

Resposta

Ligação covalente é o compartilhamento de pares de elétrons entre átomos, resultando em interações fortes e direcionais. Em cerâmicas, essa covalência confere altos pontos de fusão, grande dureza e fragilidade, além de baixo transporte eletrônico. Em polímeros, o backbone covalente determina flexibilidade (grau de rotação), estabilidade química e térmica, e, quando há reticulações covalentes, faz surgir materiais termorrígidos rígidos e insolúveis.

Exercícios relacionados