Prediga a polaridade dos seguintes compostos:
\mathrm{CH}_{2} \mathrm{Cl}_{2}

Passo 1

O que o enunciado pede: prever a polaridade do composto \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl}_{2}.
Informações dadas (explícitas ou implícitas):
  • Fórmula molecular: \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl}_{2}.
  • 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:
\vec{\mu}=\sum_{i}\vec{\mu}_{i},
onde \vec{\mu}_{i} é o momento de dipolo da i-ésima ligação.
  • Se a soma vetorial \vec{\mu} for diferente de zero, a molécula é polar; se for zero, é apolar.

Passo 3

Geometria de \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl}_{2} (por que e como determinar):
  • O carbono central tem quatro ligações simples (dois H e dois Cl), portanto está em hibridização \mathrm{sp}^{3} e a geometria ao redor do C é aproximadamente tetraédrica.
  • Ângulo típico entre ligações em tetraedro: \;109{,}5^\circ.

Passo 4

Polaridade das ligações C–H e C–Cl (valores e interpretação):
  • Usamos eletronegatividades de Pauling (valores padrão): \chi(\mathrm{C})=2{,}55, \chi(\mathrm{H})=2{,}20, \chi(\mathrm{Cl})=3{,}16.
  • Diferenças:
\Delta\chi(\mathrm{C\!-\!Cl})=\chi(\mathrm{Cl})-\chi(\mathrm{C})=3{,}16-2{,}55=0{,}61,
\Delta\chi(\mathrm{C\!-\!H})=\chi(\mathrm{C})-\chi(\mathrm{H})=2{,}55-2{,}20=0{,}35.
  • Conclusão: a ligação \mathrm{C\!-\!Cl} é mais polar que a ligação \mathrm{C\!-\!H}. Os vetores de dipolo das ligações \mathrm{C\!-\!Cl} 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.: \mathrm{CCl}_{4} é apolar).
  • Em \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl}_{2} os substituintes não são todos iguais: há duas ligações fortemente polares \mathrm{C\!-\!Cl} e duas ligações menos polares \mathrm{C\!-\!H}. Pela geometria tetraédrica, os dois vetores \vec{\mu}_{\mathrm{C\!-\!Cl}} não ficam literalmente opostos (não há ângulo de 180^\circ entre quaisquer duas ligações tetraédricas), logo suas componentes não se anulam completamente entre si nem com as componentes das ligações \mathrm{C\!-\!H}.
  • Resultado prático: a soma vetorial \vec{\mu}=\sum\vec{\mu}_{i} 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, \mathrm{CH}_{2}\mathrm{Cl}_{2} é uma molécula polar — tem um momento de dipolo permanente não nulo.
  • Valor experimental do momento de dipolo: aproximadamente \mu\approx1{,}60\\ \mathrm{D} (Debye), apontando para o lado dos átomos de cloro.

Resposta

Polar; o momento de dipolo resultante aponta para o lado dos átomos de Cl; \mu\approx1{,}60\\ \mathrm{D}.

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