Explique, com base na polaridade, por que:
O tetracloreto de carbono ( \mathrm{CCl}_{4}\, apolar) dissolve gordura, mas não se mistura com água.

Passo 1

O que o enunciado dá e pede:
  • Dá a substância \mathrm{CCl_4} (tetracloreto de carbono) e afirma que ela é apolar.
  • Observação experimental a explicar: \mathrm{CCl_4} dissolve gordura (misturas orgânicas apolares), mas não se mistura com água.
  • Pede uma explicação baseada em polaridade — ou seja, explicar por que o comportamento de solubilidade segue da polaridade das espécies envolvidas.

Passo 2

O que é polaridade molecular (explicação simples e sem jargões)
  • Polaridade é uma medida de como as cargas elétricas estão distribuídas numa molécula.
  • Se numa ligação covalente os átomos puxam elétrons com intensidades diferentes, a ligação fica “polar”: um lado fica parcialmente negativo e o outro parcialmente positivo.
  • Uma molécula pode ter ligações polares e ainda assim ser apolar no conjunto, se os vetores de dipolo dessas ligações se cancelarem por simetria.

Passo 3

Polaridade da ligação C–Cl (mostrando que a ligação é polar)
  • A eletronegatividade dá uma ideia de quem “puxa” mais os elétrons. Valores aproximados (Pauling): \chi(\mathrm{C}) \approx 2{,}55 e \chi(\mathrm{Cl}) \approx 3{,}16.
  • Como \chi(\mathrm{Cl}) > \chi(\mathrm{C}), a ligação \mathrm{C\!-\!Cl} é polar: o cloro é ligeiramente negativo e o carbono ligeiramente positivo.
  • Cada ligação C–Cl tem, então, um dipolo \vec{\mu} apontando do carbono para o cloro.

Passo 4

Por que, apesar das ligações polares, \mathrm{CCl_4} é apolar (geometria e cancelamento de dipolos)
  • A molécula \mathrm{CCl_4} tem geometria tetraédrica: quatro átomos de Cl nos vértices de um tetraedro ao redor do C central.
  • Os quatro dipolos das ligações têm mesma magnitude (ligações iguais) e estão orientados simetricamente.
  • Vetorialmente:
\vec{\mu}_1+\vec{\mu}_2+\vec{\mu}_3+\vec{\mu}_4=\vec{0}.
  • Como a soma vetorial é zero, o momento dipolar resultante da molécula é nulo: a molécula é apolar (não tem pólos permanentes).

Passo 5

Forças intermoleculares relevantes (conteúdo necessário para entender solubilidade)
  • Existem vários tipos de atração entre moléculas:
    • Forças de London (dispersion forces): presentes em todas as moléculas, importantes em moléculas apolares; dependem de flutuações temporárias de carga.
    • Dipolo–dipolo e ligações de hidrogênio: importantes em moléculas polares; a ligação de hidrogênio (ex.: em \mathrm{H_2O}) é especialmente forte.
  • A solubilidade depende de quão favorável é substituir as interações soluto–soluto e solvente–solvente por interações soluto–solvente.

Passo 6

Princípio “semelhante dissolve semelhante” (intuição prática)
  • Regra prática química: espécies polares tendem a dissolver outras polares; espécies apolares tendem a dissolver outras apolares.
  • Raciocínio por energia: dissolver requer formar interações soluto–solvente tão fortes (ou mais fortes) quanto as originais. Se isso não acontece, as fases se separam.

Passo 7

Aplicando ao caso: por que \mathrm{CCl_4} dissolve gordura
  • “Gordura” é, na prática, formada por longas cadeias hidrocarbônicas ou por ésteres com grandes porções apolares; comportam-se essencialmente como moléculas apolares (interações dominadas por forças de London).
  • \mathrm{CCl_4} é apolar e interage com gorduras por forças de London do mesmo tipo que mantêm as gorduras juntas.
  • Como as interações soluto–solvente (CCl4–gordura) são energeticamente compatíveis com as interações soluto–soluto (entre cadeias apolares), a mistura é favorável: \mathrm{CCl_4} dissolve gordura.

Passo 8

Aplicando ao caso: por que \mathrm{CCl_4} não se mistura com água
  • Água ( \mathrm{H_2O}) é fortemente polar e forma uma rede extensa de ligações de hidrogênio entre suas moléculas (interações solvente–solvente muito fortes).
  • Interações entre \mathrm{CCl_4} e \mathrm{H_2O} seriam apenas forças de London (fracas) porque \mathrm{CCl_4} é apolar.
  • Logo, a energia ganha ao introduzir \mathrm{CCl_4} em água não compensa a energia perdida ao quebrar as ligações de hidrogênio da água; portanto a mistura é desfavorável e as fases se separam (imiscibilidade).

Passo 9

Resumo com imagem mental e um exemplo comparativo
  • Imagine duas comunidades: uma que fala muito (água, com H‑bonding) e outra que se comunica discretamente (apolares, com London). Pessoas da mesma comunidade se entendem melhor; misturar comunidades só funciona se houver boa comunicação entre elas.
  • Exemplo prático: hexano (apolar) se mistura com \mathrm{CCl_4} mas não com \mathrm{H_2O}. Isso é análogo ao comportamento \mathrm{CCl_4}–gordura e \mathrm{CCl_4}–água.

Passo 10

Conclusão final e incentivo
  • Portanto, com base na polaridade: mesmo tendo ligações polares C–Cl, \mathrm{CCl_4} é apolar por simetria tetraédrica; isso o torna compatível com substâncias apolares (gorduras) via forças de London, mas incompatível com água polar que usa ligações de hidrogênio. Resultado: dissolve gordura, não se mistura com água. Vai dar certo na prova — já entendeu o núcleo da explicação!

Resposta

\mathrm{CCl_4} é apolar porque os dipolos das ligações \mathrm{C\!-\!Cl} se cancelam na geometria tetraédrica ( \sum\vec{\mu}=\vec{0}); por isso interage por forças de London com substâncias apolares (gorduras) e as dissolve, mas não forma interações fortes com a água polar (ligações de hidrogênio), tornando a mistura com \mathrm{H_2O} energeticamente desfavorável.

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