2.1 Os catalisadores, em geral, são substâncias que aceleram determinadas reações ou as tornam possíveis, sem reagirem (isto é, eles não reagem, apenas aceleram). No caso dos catalisadores automotivos, as reações aceleradas, são as que transformam poluentes
e
em compostos menos prejudiciais à saúde
e
. Essas reações são, por exemplo:
Com relação ao
, é correto afirmar que:
a) sua molécula é linear e a hibridação do átomo de carbono é
.
b) as ligações químicas presentes na molécula são do tipo covalente polar.
c) as ligações químicas presentes na molécula são do tipo covalente apolar.
d) a massa molar é
.
Explique:
a) sua molécula é linear e a hibridação do átomo de carbono é
b) as ligações químicas presentes na molécula são do tipo covalente polar.
c) as ligações químicas presentes na molécula são do tipo covalente apolar.
d) a massa molar é
Passo 1
O enunciado pede para escolher qual afirmação sobre o
é correta entre as alternativas
,
,
e
. As alternativas dadas são:
-
) “sua molécula é linear e a hibridação do átomo de carbono é .” -
) “as ligações químicas presentes na molécula são do tipo covalente polar.” -
) “as ligações químicas presentes na molécula são do tipo covalente apolar.” -
) “a massa molar é .”
Dados implícitos que vamos usar:
- Fórmula do dióxido de carbono:
. - Valores aproximados de eletronegatividade de Pauling:
e . - Massas atômicas aproximadas:
e (em ).
Passo 2
Determinar a geometria molecular e a hibridação do carbono: construção da estrutura de Lewis e contagem das regiões de densidade eletrônica.
- Carbono central liga-se a dois oxigênios. A forma que minimiza cargas formais é com duas ligações duplas:
. Essa estrutura atribui a cada átomo carga formal zero (cada oxigénio com dois pares não ligantes e uma ligação dupla; o carbono com duas ligações duplas e sem pares isolados). - Para a hibridação do carbono, contamos as regiões de densidade eletrônica ao redor do átomo: cada ligação dupla conta como uma região (pois há uma zona de ligação em cada direção). Assim o número de regiões é
. - Regra prática: se um átomo tem duas regiões, a hibridação é
e a geometria é linear; se tivesse três regiões seria (trigonal planar) e quatro regiões (tetraédrica). - Portanto, o átomo de carbono em
é hibridado e a molécula é linear. Conclusão: a primeira parte de (“molécula é linear”) está certa, mas a segunda parte ("hibridação ") está errada. Logo a alternativa está incorreta.
Passo 3
Entender polaridade das ligações: definição e aplicação ao
.
- Conceito rápido: uma ligação é polar quando existe diferença de eletronegatividade entre os átomos ligados, gerando uma separação de cargas (dipolo). Se a diferença de eletronegatividade
é pequena (aprox. ) a ligação é praticamente apolar; se é intermediária (aprox. entre e ) a ligação é covalente polar; se maior (aprox. ) tende-se a ligação iônica. Esses limites são apenas guias qualitativos. - Para o
: e . Então Esse valor indica uma ligação covalente polar (há diferença significativa de eletronegatividade, elétrons mais atraídos pelo oxigénio). - Assim, cada ligação
é polar covalente — o par de elétrons passa mais tempo perto do oxigénio, criando um dipolo na ligação. Isso apoia a alternativa .
Passo 4
Diferença importante: polaridade das ligações versus polaridade da molécula inteira.
- Embora cada ligação
seja polar, a molécula é linear e perfeitamente simétrica: os dois dipolos são iguais em módulo e apontam em sentidos opostos. Por simetria esses dipolos se cancelam, e o momento dipolar resultante da molécula é zero. - Logo, a molécula
é apolar (não polar) como um todo, apesar de conter ligações polares. - Isso explica a confusão comum: dizer “a molécula é apolar” é verdade, mas dizer “as ligações são apolares” é falso. A alternativa
afirma que “as ligações químicas presentes na molécula são do tipo covalente apolar” — isto é falso porque as ligações são polares.
Passo 5
Cálculo da massa molar para verificar a alternativa
.
- Massa molar do
é a soma das massas atômicas: uma unidade de carbono mais duas de oxigénio: - A alternativa
afirmando está claramente incorreta.
Passo 6
Resumo das verificações e escolha final.
-
) parcialmente correta (molécula linear) mas erra na hibridação ( , não ) → alternativa incorreta. -
) correta: as ligações são covalentes polares (diferença de eletronegatividade ). -
) incorreta: as ligações não são apolares (a molécula é apolar por cancelamento de dipolos, mas as ligações são polares). -
) incorreta: massa molar é , não .
Conclui-se que a alternativa correta é a
. Força aí: essa confusão entre “ligações polares” e “molécula polar” é muito comum — lembra sempre de separar os dois conceitos!
Resposta
b) as ligações químicas presentes na molécula são do tipo covalente polar.