Descreva a distribuição de cargas em uma molécula de fluoreto de cloro, ClF, e em uma de molécula de água,
.
Passo 1
O enunciado pede que eu descreva a distribuição de cargas em duas moléculas: ClF e
. Informação relevante que tenho (fornecida implicitamente pelo enunciado): ambas são moléculas covalentes neutras. As perguntas implícitas que preciso responder são: quais átomos ficam com carga parcial negativa e quais ficam com carga parcial positiva em cada molécula; qual é a direção do(s) dipolo(s) elétrico(s); e se a molécula como um todo é polar ou apolar.
Passo 2
Conceito essencial: eletronegatividade e carga parcial. Eletronegatividade é a tendência que um átomo tem de atrair elétrons numa ligação covalente. Quando duas espécies diferentes se ligam, o átomo mais eletronegativo atrai mais a nuvem eletrônica, ficando com uma carga parcial negativa, escrita
, enquanto o outro fica com
. Essa diferença de carga é parcial — não é uma carga inteira como em íons — porque a ligação continua sendo covalente (compartilhamento de elétrons), só que desigual.
Regra prática: calcular a diferença de eletronegatividade (valores de Pauling usados aqui são aproximados):
,
,
,
. Se
é pequena, a ligação é quase apolar; se é moderada, é covalente polar; se é muito grande, tende ao caráter iônico. Essas categorias são qualitativas, mas nos ajudam a prever quem fica
e quem fica
.
Regra prática: calcular a diferença de eletronegatividade
Passo 3
Aplicando a ideia ao ClF: calcule
entre F e Cl.
Interpretação didática:
indica uma ligação covalente polar (não iônica). Como
, o flúor atrai mais os elétrons compartilhados e, portanto, fica com carga parcial negativa. Assim, a distribuição eletrônica na ligação é:
Dica prática para prova: basta comparar eletronegatividades — o maior valor corresponde a
. Não confunda com carga formal; aqui falamos de carga parcial por polaridade da ligação.
Passo 4
Geometria e dipolo do ClF: ClF é uma molécula diatômica (dois átomos em linha). Numa molécula diatômica polar, o dipolo da ligação é o dipolo molecular. Logo, ClF tem dipolo não nulo cujo sentido vai de Cl para F (do pólo positivo para o pólo negativo). Em notação de vetor dipolo,
aponta para o átomo de flúor.
Passo 5
Agora para a água, comece pela polaridade das ligações O–H. Calcule
entre O e H.
Interpretação didática:
indica ligações covalentes polares mais pronunciadas que em ClF. Portanto, em cada ligação O–H o oxigênio puxa a nuvem eletrônica e fica
, enquanto cada hidrogênio fica
. Representação:
Passo 6
Geometria da
e por que há dipolo resultante: o oxigênio tem dois pares de elétrons não ligantes (pares isolados). Pelo modelo VSEPR, existem quatro regiões de densidade eletrônica ao redor do oxigênio (dois pares ligantes O–H e dois pares isolados), o que dá uma geometria eletrônica tetraédrica; mas como só há dois ligantes, a geometria molecular é dobrada (bent) com ângulo aproximado de
. Isso é importante porque os dois dipolos das ligações O–H não se cancelam — eles somam parcialmente — gerando um dipolo molecular resultante não nulo. O vetor dipolo resultante aponta para o oxigênio, ao longo do bissetor do ângulo H–O–H, em direção ao átomo mais eletronegativo.
Passo 7
Resumo qualitativo para
: o oxigênio concentra maior densidade eletrônica (
) e os dois hidrogênios são regiões de densidade reduzida (
). Portanto,
é uma molécula polar com momento de dipolo líquido apontando para o oxigênio. Observação prática de prova: em moléculas com mais de duas ligações, sempre combine polaridade das ligações com a geometria molecular para decidir se há dipolo líquido.
Passo 8
Valores numéricos de cargas parciais (opcionais e model-dependentes): em modelos e fit experimentais a carga parcial do oxigênio em água costuma ser cerca de
a
unidades de carga elementar e de cada hidrogênio cerca de
a
. Para ClF não há um valor único universal; a carga parcial do flúor é negativa e do cloro positiva, mas os números variam com o método. Importante: esses números são dependentes do método de cálculo (Mulliken, RESP, modelos de força) — em prova, normalmente basta indicar polaridade e sinais
.
Passo 9
Comparação final e dica de memorização: tanto ClF quanto
são moléculas polares. Em ClF a polaridade vem de uma única ligação polar entre dois átomos diferentes (o mais eletronegativo, F, é
). Em
a polaridade é resultado de duas ligações O–H polares mais a geometria dobrada que impede o cancelamento dos dipolos; o oxigênio é
e os hidrogênios são
. Uma regra prática para a prova: sempre compare eletronegatividades para cada ligação e depois verifique a geometria para determinar se os dipolos se cancelam.
Resposta
ClF:
. Molécula diatômica polar; dipolo aponta de Cl para F (Cl positivo, F negativo).