Indique se as seguintes moléculas são polares ou apolares? Justifique a sua resposta:
Passo 1
O enunciado pede que eu indique se a molécula
é polar ou apolar e que eu justifique a resposta.
Informações que o enunciado dá:
Informações que o enunciado dá:
- A molécula é
(um átomo de carbono ligado a quatro átomos de flúor).
O que é pedido: - Determinar se
é polar (possui momento dipolar líquido diferente de zero) ou apolar (momento dipolar líquido igual a zero) e justificar.
Passo 2
O que significa “polar” ou “apolar” e como decidir numa prova.
- Uma ligação entre dois átomos é polar quando há diferença de eletronegatividade: o átomo mais eletronegativo atrai mais a nuvem eletrônica, gerando um dipolo elétrico na ligação. Um dipolo de ligação pode ser representado por um vetor
apontando da carga parcial positiva para a carga parcial negativa. - O momento dipolar total da molécula é a soma vetorial dos dipolos de todas as ligações:
Se
a molécula é polar; se
é apolar.
Regra prática para a prova:
Regra prática para a prova:
- Verificar se as ligações individuais são polares (diferença de eletronegatividade).
- Verificar a geometria da molécula: se a disposição espacial dos vetores-dipolo for simétrica, eles podem se cancelar e a molécula fica apolar mesmo tendo ligações polares.
Passo 3
As ligações C–F em
são polares? (cálculo rápido com eletronegatividades)
- Valores de eletronegatividade (escala de Pauling), aproximados:
- A diferença é
Como
é significativa, cada ligação
é polar: o flúor puxa elétrons, ficando com carga parcial negativa
, e o carbono com carga parcial positiva
. Portanto cada ligação tem um vetor dipolo apontando de
para
.
Passo 4
Geometria da molécula
(por que isso importa).
- O carbono central está ligado a quatro pares de elétrons ligados (quatro ligações simples), sem pares isolados no C. Pelo modelo VSEPR isso produz uma geometria tetraédrica perfeita.
- Em uma tetraedro regular, os quatro átomos ligados ficam dispostos de forma simétrica ao redor do átomo central, com ângulos de ligação aproximadamente
.
Passo 5
Por que a simetria tetraédrica faz os dipolos se cancelarem (intuição + demonstração simples por vetores).
- Cada ligação C–F tem o mesmo módulo de dipolo (mesma diferença de eletronegatividade e mesma distância), e os quatro vetores têm direções iguais às direções C→F dos vértices do tetraedro.
- Num tetraedro regular, os quatro vetores que vão do centro para os vértices são iguais em módulo e dispostos simetricamente de modo que sua soma vetorial é nula. Uma escolha conveniente de quatro vetores com soma zero é:
Somando-os:
- Se cada dipolo de ligação tem mesmo módulo
e direção proporcional a esses vetores, a soma dos dipolos será . Logo o momento dipolar total é zero.
Passo 6
Conclusão física e resposta didática para a prova.
- Mesmo que cada ligação C–F seja polar (flúor mais eletronegativo que carbono), a geometria tetraédrica simétrica faz com que os quatro dipolos individuais se anulem por soma vetorial.
- Assim, a molécula
não apresenta momento dipolar líquido: é apolar.
Dica rápida para a prova: sempre faça (1) verificar polaridade das ligações e (2) verificar se a geometria é simétrica. Em casos com um átomo central e quatro ligantes idênticos (tetraédrico), o resultado será apolar.
Resposta
Apolar