Diga se as seguintes moléculas devem se comportar como polares ou apolares:
(etano)
Passo 1
O enunciado pede para determinar se a molécula
(etano) deve se comportar como polar ou apolar.
Informações dadas explicitamente:
Informações dadas explicitamente:
- A molécula é
(etano).
Não há outros dados numéricos no enunciado.
Passo 2
Entendendo o que significa “polar” ou “apolar” para uma molécula (mini-aula):
- Uma ligação química é polar quando há uma diferença de eletronegatividade entre os átomos que formam a ligação, fazendo com que os elétrons sejam atraídos um pouco mais para um lado; isso cria um dipolo elétrico local.
- A grandeza que mede a separação de cargas é o momento de dipolo, que em termos simples pode ser representado por
, onde: -
é o vetor momento de dipolo (direção do polo positivo para o negativo), -
é a carga parcial efetiva (em coulombs, conceito qualitativo aqui), -
é o vetor que vai de cargas positivas às negativas (separação entre elas).
-
- Para a molécula inteira ser polar, a soma vetorial dos momentos de dipolo de todas as ligações não pode ser nula. Se essa soma vetorial for zero (ou praticamente zero), a molécula é apolar, mesmo que as ligações individuais sejam levemente polares.
Passo 3
Analisando as ligações em
:
- A molécula tem duas átomos de carbono ligados entre si por uma ligação simples
e cada carbono liga-se a três hidrogênios por ligações . - Valores típicos de eletronegatividade (Pauling):
e . (Estou pegando estes valores da tabela padrão de eletronegatividades.) - Diferença de eletronegatividade para a ligação
: - Interpretação:
é um valor pequeno; ligações com inferiores a cerca de são geralmente consideradas essencialmente covalentes não muito polares. Portanto cada ligação é, na prática, quase não polar.
Passo 4
Geometria molecular e cancelamento de dipolos (mini-aula de geometria):
- Cada carbono em
tem geometria aproximadamente tetraédrica (ângulos próximos de ), com três ligações e uma ligação . - Mesmo que cada
tenha uma pequena polaridade, essas três ligações ao redor de cada carbono estão dispostas de forma quase simétrica. Vetorialmente, os pequenos momentos de dipolo das três ao redor de um carbono tendem a se cancelar entre si por simetria (o resultado vetorial é praticamente zero). - A ligação
é entre dois átomos idênticos, logo é perfeitamente apolar (não cria dipolo). - Como os dois carbonos e seus respectivos conjuntos de três hidrogênios são basicamente simétricos, não há um vetor dipolo resultante significativo ao longo da molécula inteira.
Passo 5
Conclusão com dica prática para prova:
- Regra prática: primeiro verifique se há ligações polares; depois verifique a simetria da molécula. Se a geometria é simétrica de modo que os dipolos das ligações se anulem, a molécula é apolar.
- Aplicando isso em
: ligações têm polaridade muito pequena ( ) e a geometria simétrica faz os pequenos dipolos se cancelarem. Portanto a molécula não apresenta dipolo elétrico resultante apreciável.
Resposta
A molécula
(etano) é apolar.