Classifique os compostos abaixo em polar, apolar. Justifique.
Passo 1
O enunciado pede que eu classifique o composto
como polar ou apolar e justifique a resposta.
Informações dadas explicitamente: a conectividade do composto é (éter dimetílico, dois grupos metila ligados a um oxigênio). Não há outra figura nem dados numéricos fornecidos.
Informações dadas explicitamente: a conectividade do composto é
Passo 2
Vamos começar desenhando mentalmente a estrutura de elétrons (estrutura de Lewis) em torno do oxigênio. O oxigênio tem 6 elétrons de valência; no éter ele forma duas ligações simples com os carbonos e fica com dois pares isolados (lone pairs). Isso nos dá:
Quando há 4 regiões de elétrons, a geometria eletrônica é tetraédrica (híbrido
), mas a geometria da molécula considerando apenas os átomos ligados ao oxigênio é angular/bent (o ângulo C–O–C é aproximadamente
, tipicamente ~
). Ou seja, os dois vetores ligação C–O não são opostos em linha reta.
Passo 3
Agora determinamos se as ligações são polares. A polaridade de uma ligação depende da diferença de eletronegatividade entre os átomos. Valores típicos (países convencionais de eletronegatividade de Pauling) são aproximadamente:
A diferença é
que indica uma ligação covalente polar (o oxigênio atrai mais os elétrons). Portanto cada ligação
tem um dipolo dirigido do carbono para o oxigênio (seta apontando para o O).
Passo 4
Agora precisamos somar vetorialmente esses dois dipolos. Cada ligação C–O gera um vetor dipolo de mesma intensidade
apontando em direção ao oxigênio. Como os dois vetores têm a mesma magnitude e fazem entre si um ângulo
igual ao ângulo C–O–C (aprox.
), a soma vetorial não é zero. Podemos calcular a magnitude do dipolo resultante por geometria de vetores iguais formando ângulo
:
Substituindo
obtemos
Como
, temos
, ou seja, um valor diferente de zero. Logo os dipolos parciais não se cancelam.
(Para comparar: se os dois dipolos estivessem em linha reta e em sentidos opostos, como em
com
, teríamos
e a soma seria zero; mas aqui não é o caso.)
Passo 5
Como há dipolo resultante não nulo, a molécula possui momento dipolar líquido e, portanto, é polar. Uma forma prática de ver isso é lembrar que a presença do oxigênio com pares isolados cria uma região mais negativa na molécula (próxima ao O) e regiões mais positivas nos carbonos, gerando uma separação de cargas.
Passo 6
Conseqüências/checagens rápidas (para consolidar a intuição): por ser polar,
tende a dissolver-se razoavelmente bem em solventes polares e tem momento dipolar mensurável (valor experimental por volta de
–
Debye, o que confirma que não é nula). Além disso, seu ponto de ebulição é maior que de hidrocarbonetos de massa molar semelhante justamente pela interação dipolo-dipolo.
Resposta
Polar.