Explique o que é um dipolo elétrico. O dipolo elétrico pode ocorrer na natureza apenas em moléculas de água? Existem outros sistemas na natureza onde o momento dipolo pode ser encontrado?
Passo 1
O enunciado pergunta o que é um dipolo elétrico, se ele ocorre apenas em moléculas de água e se há outros sistemas naturais com momento de dipolo. Para responder vamos recorrer aos conceitos de eletrostática sobre separação de cargas e momento de dipolo.
Passo 2
Um dipolo elétrico é formado por duas cargas elétricas de sinais opostos,
e
, separadas por uma certa distância
. O momento de dipolo elétrico é um vetor definido por
onde a direção de
vai da carga negativa para a positiva e o módulo é
. Esse conceito é fundamental para entender como sistemas com distribuição de carga não uniforme interagem com campos elétricos externos.
Passo 3
A molécula de água
é um exemplo clássico de dipolo permanente porque os átomos de hidrogênio e oxigênio formam ligações polares e o arranjo angular faz com que o centro de cargas positivas fique deslocado em relação ao das negativas. Mas não é a única molécula com dipolo permanente:
A ligações polares em moléculas como HCl, NH , CO, HF, SO
e muitas outras também geram momentos de dipolo.
A ligações polares em moléculas como HCl, NH
Passo 4
Além dos dipolos permanentes em moléculas:
- Em átomos ou moléculas não polares pode surgir um dipolo induzido quando aplicamos um campo elétrico externo; os centros de carga se separam temporariamente.
- Em materiais dielétricos (isolantes) sob tensão elétrica há realinhamento de muitos dipolos induzidos ou permanentes, o que reforça ou frustra o campo dentro do material.
- Em grande escala, fenômenos como nuvens de tempestade têm separação de carga no interior da nuvem, atuando como um dipolo elétrico gigante que pode levar a descargas (raios).
- Membranas celulares mantêm diferenças de potencial entre interior e exterior, gerando dipolos elétricos microscópicos que são cruciais em biologia celular.
Resposta
O dipolo elétrico é um par de cargas
e
separadas por
, com momento
. Ele não ocorre apenas em água: muitas moléculas (HCl, NH
, CO, etc.) têm dipolos permanentes, e dipolos induzidos aparecem em átomos e dielétricos sob campos externos. Em escala macroscópica também vemos dipolos em nuvens de tempestade e em membranas biológicas.