Considere as afirmações a seguir a respeito da relação entre polaridade e geometria molecular de algumas substâncias.
I - A molécula do
apresenta geometria linear e não sofre deflexão num campo elétrico.
II - A geometria angular da molécula do ozônio contribui para seu caráter polar.
III - A estrutura piramidal da molécula do metano justifica a propriedade de ser um composto polar.
IV - A molécula da amônia apresenta caráter polar e estrutura planar.
Quais estão corretas?
a) Apenas I e II.
b) Apenas I e III.
c) Apenas II e IV.
d) Apenas III e IV.
I - A molécula do
II - A geometria angular da molécula do ozônio contribui para seu caráter polar.
III - A estrutura piramidal da molécula do metano justifica a propriedade de ser um composto polar.
IV - A molécula da amônia apresenta caráter polar e estrutura planar.
Quais estão corretas?
a) Apenas I e II.
b) Apenas I e III.
c) Apenas II e IV.
d) Apenas III e IV.
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede. O enunciado apresenta quatro afirmações sobre polaridade e geometria molecular:
- I — A molécula do
apresenta geometria linear e não sofre deflexão num campo elétrico. - II — A geometria angular da molécula do ozônio contribui para seu caráter polar.
- III — A estrutura piramidal da molécula do metano justifica a propriedade de ser um composto polar.
- IV — A molécula da amônia apresenta caráter polar e estrutura planar.
O que o enunciado pede: identificar quais dessas afirmações são corretas, entre as alternativas:
a) Apenas I e II.
b) Apenas I e III.
c) Apenas II e IV.
d) Apenas III e IV.
a) Apenas I e II.
b) Apenas I e III.
c) Apenas II e IV.
d) Apenas III e IV.
Passo 2
Conceito básico: o que significa uma molécula ser polar?
- Uma molécula é polar quando existe um momento de dipolo elétrico resultante diferente de zero. O momento de dipolo é vetorial; cada ligação polar tem um vetor associado (direção do desbalanço eletrônico, geralmente do átomo menos eletronegativo para o mais eletronegativo) e o momento total é a soma vetorial desses vetores.
- Se os vetores de ligação se cancelam por simetria, o momento resultante é zero e a molécula é apolar (não polar). Se não se cancelam, a molécula é polar.
- Exemplo simples: duas cargas igual e opostas separadas formam um dipolo; em uma molécula com disposições simétricas (por exemplo um tetraedro simétrico com ligações iguais) os dipolos se cancelam.
Passo 3
Como a geometria influencia a polaridade (explicação didática)
- Cada ligação X–Y tem um certo grau de polaridade dependendo das eletronegatividades. Representa-se por um vetor
apontando em direção ao átomo mais eletronegativo. - A geometria molecular (ângulos e posição dos átomos) determina como esses vetores se somam. Vetores que apontam em sentidos opostos e têm módulos iguais se anulam.
- Regra prática: moléculas com geometria linear, trigonal planar simétrica, tetrahédrica simétrica etc., quando todas as ligações são iguais, tendem a ser apolares porque há cancelamento vetorial. Geometrias assimétricas (por exemplo angular/bent, trigonal piramidal com lone pair) geralmente dão dipolo resultante diferente de zero.
Passo 4
Analisando a afirmação I —
- Estrutura eletrônica e geometria: o carbono central em
forma duas ligações duplas com oxigênios: O=C=O. Há duas regiões de ligação ao redor do carbono, dispostas em linha para minimizar repulsão entre pares eletrônicos. Logo a geometria é linear. - Dipolos das ligações: cada ligação C–O é polar (oxigênio é mais eletronegativo que carbono), então existe um vetor dipolo apontando de C para cada O. Como os dois vetores são iguais em módulo e apontam em sentidos opostos ao longo da mesma linha, eles se cancelam perfeitamente.
- Consequência: momento de dipolo resultante é zero → molécula apolar.
- Observação sobre “não sofre deflexão num campo elétrico”: em enunciados de prova, costuma-se afirmar que moléculas apolares não se defletem em campos elétricos uniformes porque não têm dipolo permanente para sofrer força direcional (podem ter dipolo induzido, mas isso é outro efeito). Aceitando essa convenção didática, a afirmação é considerada correta.
- Conclusão para I: verdadeira.
Passo 5
Analisando a afirmação II — ozônio
- Geometria: a molécula de ozônio tem um átomo central de oxigênio ligado a dois oxigênios; a estrutura real é melhor descrita por ressonância entre formas com uma ligação simples e outra dupla, mas a geometria média é angular (dobradiça), não linear.
- Por que a geometria angular dá polaridade: os dois vetores dipolo das ligações O–O não estão dispostos em linha oposta perfeita; há um ângulo entre eles, então a soma vetorial não se anula totalmente. Assim fica um momento dipolar resultante diferente de zero.
- Conclusão para II: verdadeira.
Passo 6
Analisando a afirmação III — metano
- Estrutura real: o metano tem quatro ligações C–H e a geometria é tetraédrica (não piramidal). Os quatro H estão dispostos simetricamente ao redor do C, formando um tetraedro regular.
- Polaridade: cada ligação C–H é pouco polar, e devido à simetria tetraédrica os vetores dipolo se cancelam, resultando em molécula apolar.
- A afirmação dizia que “a estrutura piramidal da molécula do metano justifica a propriedade de ser um composto polar.” Há dois erros aqui: (1) metano não é piramidal, é tetraédrica; (2) metano não é polar. Portanto a afirmação é falsa.
- Conclusão para III: falsa.
Passo 7
Analisando a afirmação IV — amônia
- Estrutura: a amônia tem fórmula
. O nitrogênio possui três ligações N–H e um par eletrônico não ligante (lone pair). Pela disposição dos pares ligantes e do par isolado, a geometria molecular (a posição dos átomos de hidrogênio) é trigonal piramidal — ou seja, não é planar. - Polaridade: devido ao lone pair e à geometria assimétrica, os vetores dipolares das ligações N–H não se cancelam; há um momento de dipolo resultante apontando aproximadamente para o nitrogênio. Portanto a amônia é polar.
- A afirmação IV afirmava: “a molécula da amônia apresenta caráter polar e estrutura planar.” A parte sobre ser polar é correta, mas a parte sobre ser planar é incorreta (ela é piramidal). Como a afirmação combina uma parte correta e uma incorreta, a afirmação inteira é considerada falsa.
- Conclusão para IV: falsa.
Passo 8
Resumo das conclusões:
- I: verdadeira.
- II: verdadeira.
- III: falsa.
- IV: falsa.
Logo as afirmações corretas são I e II.
Resposta
a) Apenas I e II.