Escreva uma fórmula tridimensional para cada uma das seguintes moléculas, utilizando o formalismo de cunha cheia e cunha tracejada. Indique os elétrons desemparelhados dos átomos correspondentes (exceto He C ). Se a molécula tiver um momento de dipolo resultante, indique seu sentido com uma seta. Se a molécula não tiver um momento de dipolo resultante, você deve indicar esse fato. (Ignore a pequena polaridade das ligações C-H ao resolver esse e outros problemas semelhantes.)
\mathrm{CH}_{2} \mathrm{~F}_{2}

Passo 1

O enunciado pede: para a molécula \mathrm{CH}_2\mathrm{F}_2
  • desenhar a fórmula tridimensional usando o formalismo de cunha cheia (ligação saindo do plano) e cunha tracejada (ligação entrando no plano);
  • indicar elétrons desemparelhados dos átomos (se houver);
  • indicar o sentido do momento de dipolo resultante, ou afirmar que não há momento de dipolo resultante.
    Informações relevantes dadas/assumidas:
  • Ignorar a pequena polaridade de \mathrm{C-H} (portanto, só consideraremos as polaridades \mathrm{C-F});
  • a molécula é neutra e cada átomo está em sua valência usual (C tetravalente, H monovalente, F monovalente).

Passo 2

Qual é a geometria ao redor do carbono e por que? (aula rápida de VSEPR e hibridização)
  • O carbono em \mathrm{CH}_2\mathrm{F}_2 forma quatro ligações simples: duas \mathrm{C-H} e duas \mathrm{C-F}.
  • Com quatro pares de elétrons ligantes, a teoria VSEPR diz que a geometria que minimiza repulsões é a geometria tetraédrica.
  • Em termos de hibridização, o carbono está em hibridação \mathrm{sp}^3: isso significa que os quatro orbitais híbridos \mathrm{sp}^3 apontam para os vértices de um tetraedro e os ângulos são aproximadamente \,109{,}5^\circ.
    Explicação simples: pense no carbono no centro com quatro “pontas” igualmente espaçadas — pronto, tetraedro.

Passo 3

Conveniência do desenho com cunha cheia / tracejada (regras práticas)
  • Convenção: cunha cheia = ligação saindo do plano da folha (vem para você); linha normal = ligação contida no plano da folha; cunha tracejada = ligação entrando no plano (para trás).
  • Para \mathrm{CH}_2\mathrm{F}_2 uma representação clara é colocar as duas ligações \mathrm{C-H} no plano do papel (linhas normais) e distribuir uma \mathrm{C-F} como cunha cheia (para fora) e a outra \mathrm{C-F} como cunha tracejada (para trás). Isso dá uma imagem tetraédrica fácil de visualizar.

Passo 4

Desenho explícito (descrição da fórmula tridimensional com cunha cheia / tracejada)
  • Coloque o átomo de carbono no centro: \mathrm{C}.
  • No plano do papel: as duas ligações para \mathrm{H} como linhas simples — \mathrm{C-H} à esquerda e \mathrm{C-H} à direita.
  • Uma ligação \mathrm{C-F} como cunha cheia (saindo do plano, para o observador).
  • A outra ligação \mathrm{C-F} como cunha tracejada (entrando no plano, para trás).
    Em palavras (representação verbal final): uma forma conveniente é
  • \mathrm{H} — (linha) — \mathrm{C} — (linha) — \mathrm{H} (estas duas no plano),
  • uma \mathrm{C-F} como cunha cheia (saindo do plano),
  • a outra \mathrm{C-F} como cunha tracejada (entrando no plano).

Passo 5

Eletrôns desemparelhados e pares não ligados (quem tem o quê)
  • Cada ligação C–H e C–F usa um elétron do carbono e um do outro átomo, formando pares de ligação. O carbono tem 4 ligações preenchidas → sem elétrons desemparelhados no carbono.
  • Cada flúor, após formar a ligação simples \mathrm{C-F}, conserva três pares de elétrons não ligantes (três pares de elétrons pareados, ou seja, seis elétrons em pares). Assim, não há elétrons desemparelhados nos átomos de F.
  • Resultado: não há elétrons desemparelhados em nenhum átomo da molécula \mathrm{CH}_2\mathrm{F}_2.

Passo 6

Polaridade das ligações e momento dipolar resultante (aula rápida sobre dipolos)
  • Eletricidade local: a ligação \mathrm{C-F} é fortemente polar, com elétrons puxados para o \mathrm{F} (vetor de dipolo da ligação aponta do carbono para o flúor).
  • Pelo enunciado, ignoramos polaridade \mathrm{C-H} (tratamos \mathrm{C-H} como praticamente apolar).
  • As duas ligações \mathrm{C-F} não estão em linha reta opostas (em tetraedro os ângulos são \,109{,}5^\circ), então seus vetores de dipolo não se cancelam completamente. Ao representar uma \mathrm{C-F} saindo do plano e outra entrando no plano, o somatório vetorial das duas aponta para o lado da molécula onde estão os dois \mathrm{F} (ou seja, para o “meio” entre as direções das duas \mathrm{C-F}).
  • Conclusão: \mathrm{CH}_2\mathrm{F}_2 é uma molécula polar — há um momento dipolar resultante não nulo. O vetor momento dipolar \vec{\mu} aponta do carbono (lado menos eletronegativo) em direção ao lado onde estão os flúor(es) (lado mais eletronegativo), isto é, apontando para a região entre os dois átomos \mathrm{F}.

Passo 7

Como indicar isso no desenho (símbolos e seta)
  • No desenho com cunha cheia/tracejada: desenhe uma seta \vec{\mu} que parte do centro do carbono e aponta para o lado onde ficam os dois flúors (meio entre as direções das duas cunhas para F).
  • Se quiser anotar mais: cada ligação \mathrm{C-F} pode receber um pequeno vetor apontando para o F; a soma vetorial desses dois resulta na seta \vec{\mu} descrita acima.

Resposta

Representação: \mathrm{C} central com \mathrm{H} e \mathrm{H} no plano (linhas normais), uma ligação \mathrm{C-F} como cunha cheia (saindo do plano) e a outra \mathrm{C-F} como cunha tracejada (entrando no plano).
Elétrons desemparelhados: nenhum (não há elétrons desemparelhados).
Momento dipolar: existe momento dipolar resultante \vec{\mu} não nulo, apontando do carbono para o lado com os dois \mathrm{F} (ou seja, para a região entre os dois flúors).

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