Determine quais moléculas são polares ou apolares:
.
Passo 1
O problema pede: determinar se cada uma das seguintes moléculas é polar ou apolar:
,
,
,
.
Informações dadas (explicitamente pelo enunciado):
- As fórmulas moleculares:
, , , . - Objetivo: classificar cada molécula como polar ou apolar.
Passo 2
Conceitos essenciais (passo-a-passo, sem pular etapas).
- O que é polaridade de ligação (bond polarity)?
- A polaridade de uma ligação entre dois átomos ocorre quando os átomos têm eletronegatividades diferentes; o elétron compartilhado é puxado mais para o átomo mais eletronegativo, criando um dipolo com uma extremidade parcialmente negativa e outra parcialmente positiva.
- Eletronegatividades de referência (escala de Pauling, valores aproximados):
, , , , . - Diferença de eletronegatividade:
. - Regra prática aproximada: se
a ligação é praticamente apolar; se é polar covalente; se tende a ser iônica. (Usa-se essa regra qualitativamente para saber se há dipolo em cada ligação.)
- Regra prática aproximada: se
- O que determina se a molécula inteira é polar?
- Cada ligação polar cria um vetor dipolo apontando da carga parcial positiva para a negativa (por convensão, seta do positivo para o negativo ou seta com o polo negativo na ponta).
- A polaridade molecular é a soma vetorial desses dipolos. Se os vetores somados resultarem em um dipolo líquido diferente de zero, a molécula é polar; se a soma for zero (os dipolos se cancelam por simetria), a molécula é apolar.
- Portanto precisamos analisar (a) polaridade das ligações individuais via
e (b) geometria molecular (distribuição espacial das ligações) para ver se esses vetores se cancelam ou não.
Passo 3
Breve revisão de geometria molecular (VSEPR, em linguagem simples):
- A forma molecular depende do número de pares de elétrons ao redor do átomo central (ligações + pares isolados).
- Algumas geometrias importantes e sua simetria:
- Linear: átomos em linha reta (180º) — exemplo típico:
se o C é central com duas ligações. - Tetraédrica: quatro ligações ao redor do carbono formando vértices de um tetraedro — exemplo:
. - Trigonal piramidal: três ligações e um par isolado no átomo central — exemplo:
. - Diatômica: apenas duas partículas ligadas (sem geometria mais complexa) — exemplo:
.
- Linear: átomos em linha reta (180º) — exemplo típico:
- Geometrias altamente simétricas (linear, tetraédrica sem pares isolados, trigonal planar simétrico, octaédrica) podem levar ao cancelamento dos dipolos das ligações iguais.
Passo 4
Análise de
.
- Ligações individuais:
- Ligações:
. Eletronegatividades: , . - Diferença:
. Logo cada ligação é polar (ligação com dipolo apontando do C para o O, porque O é mais eletronegativo).
- Geometria:
- O carbono central faz duas ligações duplas com oxigênios e a molécula é linear:
com ângulo .
- Soma vetorial dos dipolos:
- Há dois dipolos iguais em módulos, apontando em sentidos opostos (cada um de C → O, então um aponta para a direita e outro para a esquerda na linha).
- Vetores iguais e opostos somam zero. Portanto o dipolo líquido é zero e a molécula é apolar.
Intuição curta: mesmo que cada ligação seja polar, a simetria linear faz com que os efeitos se cancelem.
Passo 5
Análise de
.
- Ligações individuais:
- Ligações:
. Eletronegatividades: , . - Diferença:
. Cada ligação é razoavelmente polar, com a extremidade negativa no N.
- Geometria:
- No nitrogênio há três ligações e um par isolado. A geometria eletrônica é tetraédrica (considerando o par isolado), mas a forma molecular (posição dos átomos H) é trigonal piramidal (um N no topo e três H formando a base triangular).
- Essa geometria NÃO é simétrica de modo a cancelar os dipolos das três ligações.
- Soma vetorial dos dipolos:
- Os três dipolos
não se cancelam porque o par isolado empurra os H formando uma pirâmide; o resultado é um dipolo líquido apontando do “base” para o nitrogênio (ou, dito de outro modo, do conjunto dos H para N). - Logo
tem dipolo líquido diferente de zero e é polar.
Regra de prova na prova: presença de par isolado no átomo central frequentemente gera assimetria e dipolo resultante.
Passo 6
Análise de
.
- Ligações individuais:
- Ligações:
. Eletronegatividades: , . - Diferença:
. Isso é pequeno; as ligações são praticamente apolares (ligação covalente quase não polar). Mesmo se considerarmos alguma pequena polaridade, é muito fraca.
- Geometria:
- O carbono tem quatro ligações, geometria tetraédrica perfeita, com os quatro H nos vértices de um tetraedro (ângulos ~109,5º).
- Soma vetorial dos dipolos:
- Se houvesse pequenos dipolos iguais em cada C–H, a simetria tetraédrica faz com que eles se cancelem mutuamente (vetores simétricos somam zero).
- Conclusão:
é apolar.
Observação prática:
é combustível gasoso apolar; isto explica solubilidade (não se mistura bem com água).
Passo 7
Análise de
.
- Ligações individuais:
- Molécula diatômica: ligação
. Eletronegatividades: , . - Diferença:
. A ligação é polar, com a extremidade negativa no Cl.
- Geometria:
- Molécula com apenas dois átomos: não há possibilidade de cancelamento por simetria interna — o dipolo da ligação é o dipolo da molécula.
- Conclusão:
-
tem dipolo líquido não nulo e é polar. O vetor dipolo aponta do H para o Cl (Cl é parcialmente negativo).
Passo 8
Resumo prático e dica de prova (rápida checklist que dá certo na maioria das questões):
- Calcule qualitativamente
para cada ligação (usar as eletronegatividades dadas ou memorizadas). - Veja se o átomo central tem pares isolados que quebram a simetria.
- Identifique a geometria (linear, plana, tetraédrica, piramidal, etc.).
- Faça a soma vetorial mental: simetria alta + ligações iguais → tende a apolar; assimetria ou molécula diatômica → tende a polar.
- Se estiver em dúvida, pense em um vetor resultante simples (por exemplo, em
dois vetores opostos cancelam; em três vetores em pirâmide não cancelam).
Força aí — você consegue! Esses tipos de questões caem muito em provas e com esse checklist você resolve rápido.