Polaridade das moléculas - Toda Matéria
De acordo com a polaridade, as moléculas são classificadas em polares e apolares.
Ao submeter uma molécula a um campo elétrico (polos positivo e negativo) e ocorrer uma atração devido às cargas, essa molécula é considerada polar. Quando não há orientação em direção ao campo elétrico, trata-se de uma molécula apolar.
Outra maneira de identificar a polaridade é através da soma dos vetores de cada ligação polar da molécula, pois em uma molécula apolar, o momento dipolar resultante ( ) é igual a zero. Quando é diferente de zero, a molécula é polar.
De maneira geral, dois fatores influenciam a polaridade das moléculas: a eletronegatividade dos átomos e a geometria molecular.
Eletronegatividade dos átomos
A capacidade de um átomo atrair para si os elétrons compartilhados com outro átomo em uma ligação covalente é chamada de eletronegatividade.
Veja o que acontece na formação do cloreto de hidrogênio:
Formação de ligação no cloreto de hidrogênio
De acordo com valores de eletronegatividade atribuídos ao hidrogênio e cloro, esses são, respectivamente, 2,20 e 3,16. O cloro apresenta maior eletronegatividade e, por isso, atrai o par de elétrons da ligação para si, provocando um desequilíbrio de cargas.
A molécula de HCl (ácido clorídrico) é polar, porque se forma um polo negativo no cloro devido ao acúmulo de carga negativa e, consequentemente, o lado do hidrogênio tende a ficar com carga positiva acumulada, formando um polo positivo.
O mesmo ocorre com o HF (ácido fluorídrico), HI (ácido iodídrico) e o HBr (ácido bromídrico), que são moléculas diatômicas, cujos átomos possuem eletronegatividades diferentes.
Veja também: Eletronegatividade
Quando uma molécula é formada por apenas um tipo de elemento químico, não há diferença de eletronegatividade, sendo assim, não se formam polos e a molécula é classificada como apolar, independente de sua geometria.
Hidrogênio, H2
Nitrogênio, N2
Fósforo, P4
Enxofre, S8
Uma exceção a essa regra é a molécula de ozônio, O3.
Ressonância na molécula de ozônio
Embora seja formada apenas por átomos de oxigênio, sua geometria angular apresenta pequena polaridade devido à ressonância entre os pares de elétrons emparelhados e livres na molécula.
Veja também: Moléculas polares e apolares
As ligações covalentes polares são formadas pelo compartilhamento desigual de elétrons entre os átomos ligantes.
Entretanto, não só a presença desse tipo de ligação faz com que uma molécula seja polar. É necessário levar em consideração a maneira como os átomos se organizam para formar a estrutura.
Quando há diferença de eletronegatividade entre os átomos, a geometria determina se a molécula é polar ou apolar.
Dióxido de carbono, CO2 Linear Apolar
Água, H2O Angular Polar
O dióxido de carbono é apolar devido à geometria linear que faz com que o momento dipolar resultante da molécula seja igual a zero. Em contrapartida, a água com sua geometria angular faz com que a molécula seja polar devido o vetor do momento dipolar ser diferente de zero.
Veja também: Geometria Molecular
Os polos de uma molécula referem-se à carga parcial, representada por , visto que os elétrons são compartilhados e não transferidos de um átomo para outro.
A polaridade de uma molécula com mais de dois átomos é determinada pelo (vetor momento dipolar resultante), em que são somados os vetores de cada ligação polar da molécula. Quando o resultado é nulo, a molécula é apolar e, caso contrário, polar.
Exemplo 1: Molécula de dióxido de carbono, CO2.
Carbono 2,55
Oxigênio 3,44
O CO2 tem duas ligações polares, pois o oxigênio é mais eletronegativo que o carbono.
Como a molécula é linear, a atração eletrônica do oxigênio "da esquerda" é contrabalançada pela atração do oxigênio "da direita" e, como resultado, temos uma molécula apolar.
Em outras palavras, o momento dipolar resultante é nulo, pois os vetores possuem:
mesma intensidade (ligações iguais).
Exemplo 2: Molécula de água, H2O.
Hidrogênio 2,20
A água tem duas ligações polares, pois o oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio.
Na geometria angular da água, o lado dos hidrogênios é eletropositivo, e o oxigênio, eletronegativo.
Como os vetores não se cancelam, o vetor resultante é diferente de zero, caracterizando uma molécula polar.
Exercício com gabarito comentado
1. (Unesp) O efeito estufa resulta principalmente da absorção da radiação infravermelha, proveniente da radiação solar, por moléculas presentes na atmosfera terrestre. A energia absorvida é armazenada na forma de energia de vibração das moléculas. Uma das condições para que uma molécula seja capaz de absorver radiação infravermelha é que ela seja polar. Com base apenas nesse critério, entre as moléculas O2, N2 e H2O, geralmente presentes na atmosfera terrestre, contribuem para o efeito estufa:
a) O2, apenas.
b) H2O, apenas.
c) O2 e N2, apenas.
d) H2O e N2, apenas.
e) N2, apenas.
Alternativa correta: b) H2O, apenas.
a) ERRADA. A molécula de oxigênio (O2) não é polar, pois é formada apenas por um elemento químico e, consequentemente, não há diferença de eletronegatividade.
b) CORRETA. A água é uma molécula (H2O), unida por ligação covalente, que contém dois átomos de hidrogênio (polos positivos) e um átomo de oxigênio (polo negativo).
A geometria angular da água faz com que o lado dos hidrogênios seja o mais eletropositivo e o lado do oxigênio seja o mais eletronegativo, tornando a molécula um dipolo elétrico permanente.
c) ERRADA. Não há diferença de eletronegatividade nas moléculas de oxigênio (O2) e nitrogênio (N2), sendo assim, não há polaridade.
d) ERRADA. Apenas a água (H2O) apresenta polaridade.
e) ERRADA. A molécula de nitrogênio (N2) é formada apenas por um elemento químico. Como não há diferença de eletronegatividade, não se formam polos.
Adquira mais conhecimento lendo os textos a seguir:
2. (Ufes) A molécula do OF2 é polar, e a molécula do BeF2 é não polar. Isto se deve à (ao):
Alternativa correta: b) geometria molecular.
a) ERRADA. Quando há diferença de eletronegatividade nas moléculas, o que determina a polaridade é a geometria.
b) CORRETA. Como o difluoreto de oxigênio (OF2) possui pares de elétrons desemparelhados, forma-se uma estrutura angular e o momento dipolar resultante é diferente de zero, caracterizando-o como uma molécula polar.
No difluoreto de berílio (BeF2), o átomo central não possui elétrons desemparelhados e com isso, sua geometria é linear, fazendo com que o momento dipolar seja igual a zero e a molécula apolar.
c) ERRADA. O tamanho dos átomos influencia a estrutura espacial da molécula.
d) ERRADA. A reatividade está relacionada com a capacidade de formar ligações.
e) ERRADA. Na verdade, é a polaridade da molécula que influencia muitas propriedades, inclusive o ponto de ebulição (passagem para o estado gasoso).
Veja também: Polaridade das ligações
3. (UFSC) Considere a tabela a seguir e selecione a(s) proposição(ões) que relaciona(m) corretamente a geometria e a polaridade das substâncias citadas:
01 H2O angular polar
02 CO2 linear apolar
04 CCl4 trigonal polar
08 NH3 piramidal polar
16 CCl4 tetraédrica apolar
Alternativas corretas: 01, 02, 08 e 16.
01. CORRETA. A água (H2O) é uma molécula formada por três átomos.
Como o átomo central, oxigênio, possui um par de elétrons desemparelhado isso faz com que haja a formação de uma nuvem eletrônica e a molécula se torne angular, para melhor dispor os átomos.
Já que o momento dipolar é diferente de zero, a molécula é polar.
02. CORRETA. O dióxido de carbono (CO2) é uma molécula com três átomos. Como o átomo central não possui par de elétrons desemparelhados disponíveis, sua geometria é linear.
Já que o momento dipolar é igual a zero, a molécula é apolar.
04. ERRADA. Uma geometria trigonal é formada em uma molécula composta por quatro átomos. Isso não representa o CCl4, já que ele possui cinco átomos.
Um exemplo de molécula com geometria trigonal é o SO3, em que os ângulos de ligação são 120º.
08. CORRETA. A amônia (NH3) é uma molécula formada por quatro átomos. Como o átomo central possui elétrons desemparelhados disponíveis, forma-se uma geometria piramidal.
16. CORRETA. O tetracloreto de carbono (CCl4) é uma molécula formada por cinco átomos. Sendo assim, forma-se uma geometria tetraédrica, pois os ângulos formados permitem a maior distância entre os quatro eixos que partem de um mesmo ponto.