A maior parte dos seres vivos é constituída por água, responsável por 70 a 85 \% de sua massa. Considere as afirmativas abaixo relacionadas às propriedades físico-químicas da água.
A molécula de água é polarizada, ou seja, apesar de ter carga elétrica total igual a zero, possui carga elétrica parcial negativa na região do oxigênio e carga elétrica parcial positiva na região de cada hidrogênio.

Passo 1

O enunciado fornece as seguintes informações e faz esta afirmação a ser avaliada:
  • A maior parte dos seres vivos é constituída por água ( 70 a 85\\ \% de sua massa).
  • Afirmativa: a molécula de água é polarizada; isto é, apesar de ter carga elétrica total igual a zero, possui carga parcial negativa na região do oxigênio e carga parcial positiva em cada hidrogênio.
O que se pede: verificar se a afirmativa é correta e explicar detalhadamente por que a molécula de água apresenta essas cargas parciais e por que seu momento dipolar não é nulo.

Passo 2

Por que surgem cargas parciais? Explanação sobre eletronegatividade.
  • Eletronegatividade é a tendência de um átomo de atrair elétrons numa ligação química.
  • Valores típicos (escala de Pauling): \chi_O \approx 3{,}44 e \chi_H \approx 2{,}20.
  • Como \chi_O>\chi_H, nos enlaces \text{O--H} os elétrons compartilhados ficam deslocados em direção ao oxigênio.
  • Esse deslocamento faz com que a região do oxigênio fique com uma pequena carga negativa parcial, denotada \delta^-, e cada hidrogênio fique com carga positiva parcial, denotada \delta^+.

Passo 3

Geometria molecular: por que a forma importa para a polaridade.
  • O átomo de oxigênio na água tem dois pares de elétrons não ligados (lone pairs) e dois enlaces \text{O--H}.
  • Pela teoria VSEPR, a molécula adota a geometria “angular” (curvada), com ângulo entre as ligações aproximadamente \(104{,}5^\circ).
  • Importante: se as duas ligações estivessem em linha reta opostas ( 180^\circ), os dipolos de ligação poderiam se cancelar. Mas com \(104{,}5^\circ) eles não se cancelam.

Passo 4

Como os dipolos das ligações se somam (explicação vetorial simples).
  • Cada ligação \text{O--H} tem um dipolo apontando do H para o O (vetor dirigido para o oxigênio).
  • A soma vetorial dos dois dipolos resulta em um dipolo resultante não nulo. Matemático e simples:
    • Se cada dipolo de ligação tiver magnitude \mu_b e o ângulo entre eles for \theta=\(104{,}5^\circ), então o componente ao longo do eixo de simetria (bissetriz) soma:
    \mu_{\text{net}} = 2\mu_b\cos\!\left(\frac{\theta}{2}\right).
    • Aqui \mu_{\text{net}} é a magnitude do dipolo total e \mu_b é a magnitude do dipolo de cada ligação O–H.
    • Como \cos\!\left(\dfrac{104{,}5^\circ}{2}\right)=\cos(52{,}25^\circ)\approx 0{,}613, tem-se \mu_{\text{net}}\approx 1{,}226\,\mu_b, ou seja, diferente de zero.
  • Conclusão desse passo: vetorialmente os dipolos não se anulam, logo existe um momento dipolar permanente na molécula.

Passo 5

Notação e conservação da carga total.
  • Representação das cargas parciais: \text{O}(\delta^-) e \text{H}(\delta^+).
  • A soma algébrica das cargas parciais é zero: 2\cdot\delta^+ + \delta^- = 0. Portanto a molécula é eletricamente neutra globalmente, mas com separação de cargas internas (dipolo).

Passo 6

Evidência experimental e consequências práticas (por que isso importa).
  • A água tem momento dipolar experimental de aproximadamente \(1{,}85\\ \text{D}) (onde 1\\ \text{D}=3{,}33564\times10^{-30}\\ \text{C·m}), mostrando que realmente há um dipolo macroscópico mensurável.
  • A polaridade da água explica propriedades essenciais: alta permissividade dielétrica, solubilidade de compostos iônicos/polares e formação de ligações de hidrogênio entre moléculas de água (responsável por alto calor específico, tensão superficial, etc.).

Passo 7

Contraexemplo pedagógico para fixar: por que nem toda molécula com ligações polares é polar?
  • Exemplo: \text{CO}_2 tem ligações \text{C=O} polares, mas sua geometria linear faz com que os dipolos das duas ligações se cancelem, resultando em molécula apolar.
  • Diferença crucial: na água a geometria curva impede o cancelamento.

Passo 8

Pequeno resumo e motivação final (amigável).
  • Resumindo: sim, a afirmativa está correta. A água é neutra globalmente, mas o oxigênio atrai mais os elétrons, há \delta^- no oxigênio e \delta^+ nos hidrogênios, e a geometria angular faz com que o momento dipolar resultante seja diferente de zero.
  • Fica a dica para a prova: ao ver “ligações polares + geometria” sempre pense em soma vetorial de dipolos — isso decide se a molécula é polar ou não. Você consegue!

Resposta

Verdadeira.

Exercícios relacionados