Explique por que uma molécula pode ter ligações polares, mas ser apolar. Dê dois exemplos.
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- Explicar por que uma molécula pode ter ligações polares, mas ser apolar no todo.
- Dar dois exemplos concretos de moléculas com essa propriedade.
Não há números ou dados adicionais fornecidos — é uma questão conceitual.
Passo 2
O que é uma ligação polar?
Uma ligação entre dois átomos é dita polar quando os átomos têm eletronegatividades diferentes. Isso faz com que os elétrons da ligação fiquem deslocados para o átomo mais eletronegativo, gerando uma separação de cargas parcial. Esse par de cargas separadas produz um momento de dipolo associado àquela ligação, que é uma grandeza vetorial.
Uma ligação entre dois átomos é dita polar quando os átomos têm eletronegatividades diferentes. Isso faz com que os elétrons da ligação fiquem deslocados para o átomo mais eletronegativo, gerando uma separação de cargas parcial. Esse par de cargas separadas produz um momento de dipolo associado àquela ligação, que é uma grandeza vetorial.
Definição simples do momento de dipolo de uma ligação:
, onde:
-
é a carga parcial (magnitude da separação de carga) — representação prática de quanto a nuvem eletrônica foi deslocada; -
é o vetor que vai do polo positivo ao polo negativo (direção da separação de carga) e tem módulo igual à distância entre as cargas parciais.
Observação de direção: por convenção, o vetor
aponta do centro de carga positiva para o centro de carga negativa — ou, de forma prática, “aponta na direção do átomo mais eletronegativo”.
Passo 3
Como se define a polaridade de uma molécula inteira?
A molécula tem um momento de dipolo total dado pela soma vetorial de todos os momentos de dipolo das ligações:
A molécula tem um momento de dipolo total
Se essa soma vetorial for diferente de zero (
), a molécula é polar. Se a soma vetorial for zero (
), a molécula é apolar — mesmo que cada ligação individual seja polar.
Importante: o que decide a polaridade total não é só a diferença de eletronegatividade das ligações, mas também a geometria molecular — ou seja, como os vetores
estão orientados no espaço.
Passo 4
Por que vetores podem se anular? (ideia geométrica simples)
Vetores podem somar a zero quando têm direções e magnitudes que se cancelam. Exemplos simples:
Vetores podem somar a zero quando têm direções e magnitudes que se cancelam. Exemplos simples:
- Dois vetores de mesma magnitude e direções opostas somam zero.
- Três vetores de mesma magnitude em um plano, separados por
, somam zero. - Quatro vetores de mesma magnitude apontando para os vértices de um tetraedro regular somam zero.
A simetria da molécula é a chave: se a molécula possui uma simetria que coloca os vetores-dipolo das ligações em posições que se equilibram mutuamente, o resultado global é
.
Passo 5
Exemplo 1 —
(dióxido de carbono), caso passo a passo:
- A ligação
é polar porque é mais eletronegativo que . Então cada ligação tem um momento de dipolo não nulo, digamos , apontando do carbono para cada oxigênio. - A geometria da molécula é linear: estrutura
, com ângulo entre as ligações. - Representando vetorialmente: escolha o eixo
ao longo da molécula; então os dois momentos de dipolo das ligações são e , com mesmas magnitudes e sentidos opostos. - Soma vetorial:
Conclusão: cada ligação é polar, mas a molécula inteira é apolar porque os dipolos das duas ligações se cancelam por simetria.
Passo 6
Exemplo 2 —
(tetracloreto de carbono), caso passo a passo:
- Cada ligação
é polar (o é mais eletronegativo que o ), então há quatro momentos de dipolo apontando do C para cada Cl. - A geometria é tetraédrica regular (ângulos
). Os quatro átomos de Cl estão dispostos simetricamente ao redor do carbono central. - Para ver o cancelamento, pode-se usar coordenadas dos quatro vértices de um tetraedro regular (vetores proporcionais a):
Esses quatro vetores têm a mesma magnitude e estão orientados simetricamente; sua soma é
Multiplicando cada
por uma mesma constante (a magnitude do momento de dipolo de cada ligação) mantém a soma zero. Logo
.
- Conclusão: ligações polares, molécula apolar por cancelamento vetorial devido à geometria tetraédrica.
Passo 7
Resumo do raciocínio que pode salvar tempo na prova (receita prática):
- Primeiro, identifique se as ligações são polares olhando para diferenças de eletronegatividade (
). - Depois, determine a geometria molecular (linear, trigonal planar, tetraédrica, etc.).
- Por fim, decida se os momentos de dipolo das ligações podem se somar a zero por simetria. Se puderem, a molécula é apolar apesar das ligações polares; se não puderem, a molécula será polar.
Dica de memorização: moléculas com geometria muito simétrica (linear com dois mesmos ligantes, trigonal planar com três iguais, tetraédrica com quatro iguais, etc.) costumam ser apolares mesmo tendo ligações polares.
Passo 8
Consequências práticas e exemplos rápidos adicionais:
- Medir o momento de dipolo experimentalmente (em Debye) mostra
para moléculas apolares simétricas. - Outro exemplo rápido além dos dois pedidos:
é apolar embora B–F seja polar, porque os três vetores em se cancelam.
Resposta
Porque o momento de dipolo total da molécula é a soma vetorial dos momentos de dipolo das ligações; se a geometria molecular for simétrica, esses vetores se cancelam e a soma vetorial é zero, tornando a molécula apolar mesmo com ligações polares.
CO2
CCl4
CO2
CCl4