Escreva uma fórmula tridimensional para cada uma das seguintes moléculas, utilizando o formalismo de cunha - cunha tracejada - linha. 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.)
Passo 1
O enunciado pede duas coisas para a molécula
: (1) escrever uma fórmula tridimensional usando o formalismo cunha (cunha cheia = ligação saindo do plano), cunha tracejada (ligação entrando no plano) e linha (ligações no plano) e (2) indicar se existe momento dipolar resultante; se existir, indicar o sentido com uma seta
. Informação dada e hipóteses explícitas: a molécula é
(um carbono ligado a dois
, um
e um
) e devemos ignorar a pequena polaridade das ligações
. Não há outras figuras fornecidas.
Passo 2
Qual é a geometria ao redor do carbono central?
- O carbono tem quatro ligações simples (quatro pares ligantes), logo sua hibridação é
. - Uma geometria
é tetraédrica, com ângulos aproximadamente entre pares de ligações.
Explicação curta e prática: pense num tetraedro com o carbono no centro e quatro vértices ocupados por, , e . Na hora de desenhar em papel, representamos essa 3D por: ligações no plano do papel (linhas), uma ligação saindo do papel em direção ao observador (cunha cheia) e uma ligação entrando no papel (cunha tracejada).
Passo 3
Escolha de orientação para o desenho (conveniente e comum): colocar um substituinte e outro no plano do papel e colocar um fora do plano e outro por trás. Vou atribuir as posições assim (é uma escolha arbitrária mas totalmente válida para representar a mesma geometria tetraédrica):
- coloque
e um no plano do papel (linhas); - coloque
saindo do plano do papel (cunha cheia); - coloque o outro
entrando no plano do papel (cunha tracejada).
Expliquei por que: qualquer disposição tetraédrica é correta; essa escolha facilita visualizar a soma vetorial dos dipolose .
Passo 4
Desenho textual da fórmula 3D com o formalismo pedido (interprete “cunha cheia” = ligação para frente; “cunha tracejada” = ligação para trás; “linha” = no plano). Vou descrever explicitamente cada ligação ao redor do carbono
:
- No plano do papel (linhas):
- Cunha cheia (saindo do plano):
(ou simplesmente: ligação com cunha cheia) - Cunha tracejada (entrando no plano):
(a outra com cunha tracejada)
Em palavras compactas, a representação é:
(cunha cheia, saindo) ;
e
(linhas, no plano) ;
(cunha tracejada, entrando). Isto corresponde a um tetraedro com vértices Cl, F, H, H.
Passo 5
Agora vamos ao momento dipolar: quais ligações são relevantes?
- Pela instrução do enunciado, desprezamos
(praticamente não contribuem). - Restam as ligações
e . Essas ligações são polares e os momentos dipolares de ligação apontam do carbono para o átomo mais eletronegativo (ou seja, do C para o F e do C para o Cl). - A eletronegatividade do F é maior que a do Cl, portanto o dipolo
tem magnitude maior que .
Passo 6
Soma vetorial dos dipolos (intuição geométrica):
- As direções das duas ligações
e na geometria tetraédrica formam um ângulo próximo de . - O momento resultante é a soma vetorial
(as contribuições das foram desprezadas). - Como
e os vetores apontam para fora do carbono em direções diferentes, o vetor soma não se cancela: sobra um vetor resultante apontando para o lado onde está o e o , mas “puxado” mais para o (isto é, o resultante fica entre as direções e , mais próximo de ).
Passo 7
Conclusão sobre existir ou não momento dipolar:
- Não há simetria que cancele os vetores
e (misturadas com dois não polares), portanto a molécula tem um momento dipolar resultante diferente de zero. - O sentido do momento dipolar resultante é do carbono em direção à região entre
e , mais próximo do (ou, dizendo mais simples: aponta para o lado do flúor, já que é o substituinte mais eletronegativo).
Resposta
Representação 3D (cunha cheia = saindo do plano; cunha tracejada = entrando; linha = no plano):
(cunha cheia) ;
e
(linhas no plano:
) ;
(cunha tracejada). Momento dipolar resultante: existe e aponta aproximadamente na direção do flúor (
, isto é, do carbono para o lado do
, com componente também em direção ao
, mas predominando para o
).