Considere as seguintes moléculas:
(a)
(b)
(c)
(d) CeF
(e)
(i) Em que composto as ligações são mais polares?
(ii) Quais compostos da lista não são polares?
(iii) Qual átomo no CeF é carregado mais negativamente?
(a)
(b)
(c)
(d) CeF
(e)
(i) Em que composto as ligações são mais polares?
(ii) Quais compostos da lista não são polares?
(iii) Qual átomo no CeF é carregado mais negativamente?
Passo 1
O enunciado dá a lista de moléculas:
,
,
,
,
.
Pede três coisas:
Pede três coisas:
- (i) Em qual composto as ligações são mais polares?
- (ii) Quais compostos da lista não são polares (moléculas apolares)?
- (iii) Em
, qual átomo está carregado mais negativamente?
Passo 2
O que significa “ligação polar” e como decidimos qual é “mais polar”?
- Uma ligação é polar quando os dois átomos têm eletronegatividades diferentes; o átomo mais eletronegativo atrai mais os elétrons compartilhados e fica com carga parcial negativa.
- Uma medida prática é a diferença de eletronegatividade
entre os dois átomos envolvidos. Quanto maior , mais polar (e, para muito grande, mais caráter iônico). - Vou usar valores de eletronegatividade na escala de Pauling aproximados para os elementos envolvidos. Sempre que eu escrever um número, estou me referindo a esse valor de eletronegatividade.
Passo 3
Lista de eletronegatividades (valores de Pauling aproximados) que vou usar:
- Hidrogênio:
- Oxigênio:
- Nitrogênio:
- Carbono:
- Cloro:
- Flúor:
- Cério (Ce):
(valor típico aproximado para lantânideos/actinídios; o exercício assumiu como formado por Ce e F)
Passo 4
Calculo as diferenças de eletronegatividade
para cada tipo de ligação relevante (sempre
):
-
Para
em : -
Para
em : -
Para
(ligação dupla em , mas a diferença de eletronegatividade importa para polaridade da ligação): -
Para
em : -
Para
em :
Expliquei cada cálculo: peguei o valor da eletronegatividade do átomo mais eletronegativo e subtraí o do menos eletronegativo.
Passo 5
Interpretação dos
: quanto maior o número, mais polar é a ligação. Comparando os valores calculados:
-
(bem grande) -
-
-
-
Portanto, as ligações mais polares são as de
. Isso significa que a ligação
tem muito caráter iônico/parcial iônico, o flúor puxando fortemente os elétrons.
Passo 6
Agora vou decidir quais moléculas da lista são apolares (ou seja, dipolos das ligações se cancelam pela geometria):
-
: geometria angular (curvada), duas ligações com grande . Os vetores-dipolo não se cancelam porque a molécula não é linear; portanto é polar. -
: geometria piramidal trigonal, três ligações formando um dipolo resultante apontando para o átomo de nitrogênio; não há cancelamento completo, então é polar. -
: geometria linear com duas ligações em sentidos opostos e iguais; os dois vetores-dipolo têm mesma magnitude e sentidos opostos, cancelam-se exatamente. Logo é apolar. -
: diatômica heteronuclear (dois átomos diferentes). Uma ligação polar simples dá um dipolo não nulo; portanto é polar (na verdade muito polar/ionizada). -
: geometria tetraédrica com quatro ligações idênticas distribuídas simetricamente; os vetores-dipolo se cancelam e a molécula é apolar.
Conclusão: as moléculas não polares da lista são
e
.
Passo 7
Para a pergunta (iii) — em
, qual átomo é mais negativamente carregado?
- O flúor tem a maior eletronegatividade conhecida (
) e o cério tem eletronegatividade muito baixa ( ). - Isso implica que o flúor atrai os elétrons da ligação para si, adquirindo uma carga parcial negativa (
), enquanto o cério fica com carga parcial positiva ( ). - Portanto, em
o átomo mais negativamente carregado é o flúor, . (Se quisesse quantificar, diríamos que a ligação tem forte caráter iônico devido à grande .)
Resposta
(i)
(ii) e
(iii) Em , o átomo
é o mais negativamente carregado.
(ii)
(iii) Em