Investigue o valor do momento de dipolo elétrico para as moléculas de água, monóxido de carbono e ácido clorídrico. Como você justificaria os diferentes valores?

Passo 1

O enunciado pede para investigarmos o momento de dipolo elétrico de três moléculas (água, monóxido de carbono e ácido clorídrico) e justificar por que cada uma tem o valor obtido. O conteúdo envolvido é o de momento de dipolo molecular, que depende da diferença de eletronegatividade entre átomos, do comprimento de ligação e — no caso de moléculas poliatômicas — da geometria molecular.

Passo 2

O momento de dipolo mu de uma molécula é definido como
mu = sumi qi ,ri
onde qi são as cargas parciais associadas a cada átomo e ri é o vetor posição dessas cargas em relação a um ponto de referência. Na prática, para uma ligação AB pode-se aproximar
murm AB approx de<a,d
em que de<a é a carga parcial (em unidades de carga elementar e) e d é o comprimento da ligação (em ångströms, convertido para Debye).

Passo 3

Para a água ( H2O) temos duas ligações O–H, cada uma polarizada porque a eletronegatividade do oxigênio ( chirm O=3,44) é bem maior que a do hidrogênio ( chirm H=2,20). O comprimento O–H é dapprox0,958,\AA e o ânguloâ entre as duas ligações é thetaapprox104,5^circ. Cada ligação contribui com um dipolo de cerca de 1,5,\mathrm{D}, e a soma vetorial dá
murm H2O =;2,murm O--H,cosl(tfractheta2r) approx2times1,5,timescos(52,25^circ)approx1,85;D
Esse valor elevado reflete tanto a grande diferença de eletronegatividade quanto a geometria angular, que impede o cancelamento dos dipolos O–H.

Passo 4

No ácido clorídrico ( HCl) há apenas uma ligação H–Cl. A eletronegatividade do cloro ( chirm Cl=3,16) é maior que a do hidrogênio ( chirm H=2,20), e o comprimento da ligação é dapprox1,27,\AA. Estimando-se a carga parcial de<aapprox0,16,e, obtemos
murm HClapproxde<a,dapprox0,16times1,27;(AA)approx1,03;D
Esse valor é moderado porque, embora exista boa polarização da ligação, só há uma única contribuição que não se soma a nenhuma outra.

Passo 5

No monóxido de carbono ( CO) temos uma ligação C equivO relativamente curta ( dapprox1,128,\AA) e uma diferença de eletronegatividade moderada ( chirm O=3,44, chirm C=2,55). Experimentos mostram um momento de dipolo muito pequeno,
murm COapprox0,112;D,
e surpreendentemente o carbono fica com excesso de densidade eletrônica (dipolo apontando de O para C). A carga parcial efetiva de<a é muito pequena ( de<aapprox0,02,e), o que explica a magnitude reduzida de mu.

Passo 6

Comparando os três casos vemos que
– Água: dois dipolos fortes em geometria angular (máxima soma vetorial) Rightarrow maior mu.
– HCl: um único dipolo de magnitude intermediária Rightarrow mu moderado.
– CO: dipolo único de magnitude muito pequena devido a baixa carga parcial Rightarrow mu pequeno.

Resposta

Água ( H2O): muapprox1,85,D
Ácido clorídrico ( HCl): muapprox1,03,D
Monóxido de carbono ( CO): muapprox0,112,D
Justificativa: diferenças de eletronegatividade, comprimento de ligação e, no caso da água, soma vetorial de dois dipolos impedindo cancelamento.

Exercícios relacionados