2.6. Ligação Direcional II

O fato de um átomo covalentemente ligado formar apenas um certo número de ligações discretas parece quase trivial; entretanto, isso explica a grande variedade de estruturas orgânicas e muitas de suas singulares propriedades. Em vista das ligações serem discretas em número e localização, muitas estruturas não equivalentes são possíveis, dependendo de qual ligação é utilizada para cada átomo específico. A variedade de possibilidades pode ser ilustrada pelas centenas de compostos diferentes contendo somente carbono e hidrogênio. O hidrocarboneto mais simples é a metana, , na qual as ligações são C-H e formam um tetraedro. Mas, é possível também haver ligações carbono-carbono. Etano, tem uma ligação C-C; propano, , tem duas ligações C-C, e assim por diante. De fato, hidrocarbonetos em grandes cadeias podem ser sintetizados com milhares de ligações C-C; tal síntese é a origem do polímero polietileno. A simetria das ligações de um átomo de carbono nessas moléculas é tetraédrica, e uma ligação C-C pode ser descrita como dois tetraedros (chamados tetraedros de ligação), ligados vértice a vértice. A variedade estrutural dos hidrocarbonetos decorre, em parte, de poderem esses tetraedros se unir aresta a aresta (ligação dupla) e face a face (ligação tripla). Exemplos são o etileno, e o acetileno, . Nestes dois casos, as ligações podem ser descritas como arqueadas em relação às suas direções de equilíbrio. O valor crescente da energia de ligação no caso de ligações múltiplas reduz a distância carbono-carbono de 1,54 Å, no caso de ligação simples, a 1,33 Å para ligação dupla e 1,20 Å para ligação tripla. Ligações carbono-carbono podem também ser um meio termo entre ligações simples e ligações duplas, como no anel.
A capacidade de ser um orbital de ligação covalente completamente satisfeito pela superposição com outro orbital decorre do fato de os elétrons de ligação estarem muito bem localizados no espaço e então as forças de ligação se estendem por distâncias muito curtas. No metano, por exemplo, as quatro ligações do carbono são completamente satisfeitas pelos quatro átomos de hidrogênio e cada átomo de hidrogênio é satisfeito pelo carbono. Assim, o metano existe apenas como pequenas moléculas de fracamente ligadas entre si por forças de van der Waals. Solidifica-se somente em temperaturas muito baixas. De fato, o metano, propano e os outros compostos de cadeias mais longas desta série são chamados parafinas, termo que significa “pouca afinidade”. Os únicos materiais, ligados por covalência, que são sólidos à temperatura ambiente e superiores, são aqueles que possuem ou uma rede tridimensional de ligações covalentes, como o diamante e o polímero baquelite, ou têm moléculas tão grandes que as forças de van der Waals entre elas são apreciáveis. Polímeros de alto peso molecular caem nesta última classe.