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Em uma molécula de hidrogênio (H₂), dois átomos de hidrogênio são unidos por uma ligação covalente clássica. Cada átomo de hidrogênio contém um único próton e um único elétron, e sua camada mais externa pode acomodar dois elétrons. Como os átomos são idênticos, nenhum deles pode doar o seu elétron solitário ao outro; em vez disso, partilham os dois eletrões, criando uma ligação estável e não iónica.

TL;DR

O gás hidrogênio consiste em moléculas de H₂ onde os dois átomos de hidrogênio compartilham elétrons em uma ligação covalente. O hidrogênio também forma ligações covalentes na água (H₂O) e nos hidrocarbonetos. Na água, os hidrogênios ligados covalentemente podem estabelecer ligações de hidrogênio intermoleculares mais fracas, que conferem à água suas propriedades físicas únicas.

Ligações covalentes na água

Cada um dos átomos de hidrogênio em H₂O compartilha um par de elétrons com o átomo de oxigênio, que tem seis elétrons de valência e uma camada que pode conter oito. Esse compartilhamento completa o octeto do oxigênio e cria as ligações covalentes O – H que definem a molécula de água.

Além das ligações covalentes, as moléculas de água interagem por meio de ligações dipolo-dipolo de hidrogênio. A polaridade da molécula – negativa na extremidade do oxigênio e positiva na extremidade do hidrogênio – permite que o oxigênio de uma água atraia o hidrogênio de uma molécula vizinha. Estas forças intermoleculares, embora mais fracas que as ligações covalentes, conferem à água uma elevada tensão superficial e um ponto de ebulição relativamente elevado para o seu peso molecular.

Ligações covalentes carbono-hidrogênio

A camada externa do carbono contém quatro elétrons de valência e pode conter oito. No metano (CH₄), o carbono compartilha um elétron com cada um dos quatro hidrogênios, preenchendo sua camada e formando quatro ligações covalentes estáveis. Este arranjo simples exemplifica a versatilidade do carbono, pois pode formar uma grande variedade de moléculas orgânicas combinando-se com outros carbonos e heteroátomos.

Ligações covalentes em cadeias de carbono

Quando os átomos de carbono formam menos de quatro ligações C – H, os elétrons de valência restantes são compartilhados entre os carbonos. Por exemplo:

• Etano (C₂H₆) :Dois carbonos se ligam cada um a três hidrogênios e compartilham uma única ligação C – C.
• Etileno (C₂H₄) :Dois carbonos se ligam cada um a dois hidrogênios e compartilham uma ligação dupla C=C.
• Acetileno (C₂H₂) :Dois carbonos se ligam cada um a um hidrogênio e compartilham uma ligação tripla C≡C.

A extensão dessas cadeias produz hidrocarbonetos mais longos, como o propano (C₃H₈), onde uma sequência linear de três carbonos é ligada por ligações simples, cada carbono também ligado ao número apropriado de hidrogênios. Esse padrão sustenta a vasta diversidade da química orgânica.