Baseado apenas na teoria de Lewis a molécula de água apresentaria caráter apolar, porém se sabe que a molécula de água é polar, com momento dipolo permanente. Como podemos justificar a polaridade da água?

Passo 1

Então, o exercício pergunta por que a água (H₂O) é polar mesmo que, pela teoria de Lewis simplona, a gente pudesse achar ela “apolar”. O conteúdo é de Geometria Molecular (VSEPR) e de momento de dipolo (eletronegatividade e vetores de dipolo). Para resolver, a gente vai precisar:
  1. Desenhar a estrutura de Lewis da água.
  2. Aplicar a teoria VSEPR para descobrir a forma 3D da molécula.
  3. Entender o que é dipolo de ligação e como somar esses vetores pra ver se sobra ou não um dipolo líquido.

Passo 2

Primeiro manda ver na estrutura de Lewis da H₂O: o oxigênio tem 6 elétrons na camada de valência e cada hidrogênio tem 1. Se a gente forma duas ligações O–H, o O fica com 2 pares ligados e 2 pares não ligados (pares isolados). Então temos 4 “domínios eletrônicos” ao redor do O:
  • 2 domínios são ligações (H–O–H)
  • 2 domínios são pares isolados

Passo 3

Agora entra o VSEPR (“Valence Shell Electron Pair Repulsion”): os domínios eletrônicos se arranjam tentando ficar o mais afastados possível. Com 4 domínios, o arranjo seria tetraédrico, mas como 2 são pares isolados, a forma dos átomos fica “angular” ou “bent”, com ângulo de aproximadamente 104,5^circ entre as ligações O–H (em vez de 180^circ como num modelo linear).

Passo 4

A gente precisa ver se cada ligação O–H é polar. O oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio (O ≈ 3,44, H ≈ 2,20 na escala de Pauling), então cada ligação tem um vetor dipolo mu apontando do H para o O. Em fórmula simplificada:
mu = de
onde de é a carga parcial e d é o vetor distância da carga positiva para a negativa.

Passo 5

Se a molécula fosse linear (ângulo 180^circ), esses dois vetores mu1 e mu2 se dariam as costas e se cancelariam, resultando em mutotal=0. Mas como o ângulo é de 104,5^circ, os vetores formam um “V” e não se anulam totalmente. A soma vetorial é:
mutotal = mu1 + mu2 neq 0
Isso deixa um dipolo resultante apontando pra dentro do “V”, em direção ao oxigênio.

Resposta

A água é polar porque, além das ligações O–H serem polares (diferença de eletronegatividade), a geometria angular (VSEPR, 104,5^circ) impede o cancelamento dos vetores dipolo. Sobram cargas parciais positivas nos H e negativa no O, gerando um momento dipolo permanente não nulo.

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