Prediga a polaridade dos seguintes compostos:
Passo 1
O que o enunciado pede: prever a polaridade do composto
.
Informações dadas (explícitas ou implícitas):
Informações dadas (explícitas ou implícitas):
- Fórmula molecular:
. - Não há figura, então usar estrutura e geometria molecular padrão.
Passo 2
Definição e ferramentas que vamos usar (explicação didática):
- Polaridade molecular significa ter um momento de dipolo elétrico permanente não nulo. Esse momento total é a soma vetorial dos momentos de dipolo das ligações.
- Um momento de dipolo de ligação é um vetor que aponta da região menos eletronegativa para a mais eletronegativa e tem magnitude relacionada à diferença de eletronegatividade e à distância entre os átomos.
- Fórmula vetorial (conceitual) que usamos:
onde
é o momento de dipolo da i-ésima ligação.
- Se a soma vetorial
for diferente de zero, a molécula é polar; se for zero, é apolar.
Passo 3
Geometria de
(por que e como determinar):
- O carbono central tem quatro ligações simples (dois H e dois Cl), portanto está em hibridização
e a geometria ao redor do C é aproximadamente tetraédrica. - Ângulo típico entre ligações em tetraedro:
.
Passo 4
Polaridade das ligações C–H e C–Cl (valores e interpretação):
- Usamos eletronegatividades de Pauling (valores padrão):
, , . - Diferenças:
- Conclusão: a ligação
é mais polar que a ligação . Os vetores de dipolo das ligações apontam do carbono para cada cloro (ou seja, para os átomos de Cl, estes ficam parcialmente negativos).
Passo 5
Soma vetorial e efeito da geometria (por que não cancelam):
- Em um tetraedro perfeitamente simétrico com quatro substituentes iguais os vetores se cancelam e a molécula seria apolar (ex.:
é apolar). - Em
os substituintes não são todos iguais: há duas ligações fortemente polares e duas ligações menos polares . Pela geometria tetraédrica, os dois vetores não ficam literalmente opostos (não há ângulo de entre quaisquer duas ligações tetraédricas), logo suas componentes não se anulam completamente entre si nem com as componentes das ligações . - Resultado prático: a soma vetorial
é diferente de zero e aponta em direção à região onde estão os átomos mais eletronegativos (os cloros). Mais precisamente, o dipolo resultante aponta para o “lado” que contém os dois Cl, na direção bissetriz aproximada entre as duas ligações C–Cl.
Passo 6
Resumo físico e valor experimental (para referência):
- Portanto,
é uma molécula polar — tem um momento de dipolo permanente não nulo. - Valor experimental do momento de dipolo: aproximadamente
(Debye), apontando para o lado dos átomos de cloro.
Resposta
Polar; o momento de dipolo resultante aponta para o lado dos átomos de Cl;
.