Preveja se cada uma das moléculas a seguir é polar ou apolar: (a)
, (b)
, (c)
, (d)
, (e)
,
.
Passo 1
O enunciado pede que se preveja se cada uma das moléculas listadas é polar ou apolar. As moléculas são:
(a) , (b)
, (c)
, (d)
, (e)
, (f)
.
(a)
Informações implícitas que vamos usar (não foi dado nada além das fórmulas):
- Cada fórmula indica os átomos presentes e quantos há de cada um.
- Para decidir polaridade precisamos saber (i) se as ligações são polares (diferença de eletronegatividade) e (ii) se os vetores dipolo dessas ligações se cancelam pela geometria da molécula.
Passo 2
O que é polaridade molecular — ideia básica e como raciocinar na prova
- Toda ligação entre dois átomos tem um dipolo elétrico se os átomos tiverem eletronegatividades diferentes: o átomo mais eletronegativo puxa mais a nuvem eletrônica, gerando uma extremidade parcialmente negativa e outra parcialmente positiva. Chamo isso de dipolo ligação.
- A molécula será polar se a soma vetorial de todos os dipolos ligação não se anular; será apolar se esses dipolos se cancelarem exatamente por simetria.
- Em resumo: polaridade = (ligação polar) + (geometria que não cancela dipolos) → molécula polar; se a geometria é simétrica e as ligações polares estão uniformemente dispostas → apolar.
Vou usar uma versão operacional no estilo “receita” para cada molécula:
- Identificar o átomo central e quantas ligações e pares isolados ele tem.
- Determinar a geometria (usar VSEPR: número de domínios eletrônicos = ligações ligantes + pares isolados).
- Ver se, pela geometria, os vetores dipolo se cancelam.
- Concluir polar/apolar.
Passo 3
Rápida explicação do modelo VSEPR (passo a passo prático)
- Conte os elétrons de valência do átomo central apenas para encontrar pares ligantes e pares isolados, mas para decidir geometria basta o número de domínios eletrônicos.
- Definição: número de domínios eletrônicos
número de ligações (cada ligação simples conta como 1 domínio) número de pares isolados no átomo central. - Exemplos úteis (usuários comuns em provas):
-
domínios sem pares isolados → geometria trigonal planar (ângulos ). -
domínios sem pares isolados → tetraédrica (ângulos ). -
domínios com 1 par isolado → trigonal piramidal. -
domínios com 1 par isolado → geometria “see-saw” (bipiramidal trigonal com um par isolado equatorial). -
domínios com 2 pares isolados → geom. planar quadrada (square planar) se os pares isolados ficam opostos.
-
- Regra prática de polaridade: simetria alta (tetraedro com 4 ligantes iguais, planar trigonal com 3 iguais, square planar com 4 iguais e pares isolados opostos) tende a cancelar dipolos; assim a molécula fica apolar mesmo que as ligações sejam polares.
Passo 4
Como julgar rapidamente se uma ligação é polar (no nível da prova, qualitativo)
- Não precisa de cálculo: ligantes como
são mais eletronegativos que ; é mais eletronegativo que . Portanto: - Ligações
, , são polares (extremidade positiva no C). - Ligações
têm algum caráter polar (N é mais eletronegativo). - Ligações
e são pouco polares, mas se todas são iguais elas se cancelam por simetria.
- Ligações
- Então, ao ver
já sabemos que cada ligação C–Cl é polar; o que importa é se a geometria cancela.
Passo 5
Análise da molécula (a)
- Átomo central:
. Carbono faz quatro ligações simples a quatro . - Número de domínios eletrônicos no C:
(quatro ligações), sem pares isolados no átomo central. - Geometria: tetraédrica (ângulos
) com quatro ligantes idênticos. - Cada ligação
é polar (Cl mais eletronegativo), mas os quatro vectores dipolo, dispostos tetraedricamente e com mesma intensidade, somam vetorialmente a zero por simetria. - Conclusão: molécula apolar.
Passo 6
Análise da molécula (b)
- Átomo central:
. Nitrogênio tem elétrons de valência; em forma três ligações N–H e resta par isolado no N. - Número de domínios eletrônicos no N:
(três ligações + um par isolado). - Geometria eletrônica: tetraédrica; geometria molecular (considerando apenas átomos) = trigonal piramidal (par isolado empurra as ligações).
- As ligações N–H são polares com dipolo apontando para o N (N mais eletronegativo). O par isolado rompe a simetria: os três dipolos das ligações não se cancelam porque o arranjo é piramidal (não plano e não simétrico o suficiente).
- Assim existe um dipolo resultante apontando do conjunto H’s para o N.
- Conclusão: molécula polar.
Passo 7
Análise da molécula (c)
- Átomo central:
(enxofre). Conta-se: S forma quatro ligações a F e tem par isolado (S tem 6 elétrons de valência → usa 4 para ligações → sobra 2 elétrons = 1 par isolado). - Número de domínios eletrônicos:
(quatro ligações + um par isolado). - Geometria eletrônica de base: bipiramidal trigonal. Com um par isolado, a geometria molecular dos átomos é do tipo “see-saw” (balancim), onde o par isolado prefere posição equatorial.
- As ligações S–F são fortemente polares (F é muito eletronegativo). A presença do par isolado numa posição equatorial torna a distribuição de dipolos assimétrica: alguns F ficam axiais, outros equatoriais, e o par isolado quebra a simetria que poderia levar ao cancelamento completo.
- Portanto os vetores dipolo não se cancelam totalmente — sobra um dipolo resultante.
- Conclusão: molécula polar.
Passo 8
Análise da molécula (d)
- Átomo central:
(xenônio). Xenônio em tem seis domínios eletrônicos: quatro ligações Xe–F e dois pares isolados. - Número de domínios eletrônicos:
(quatro ligações + dois pares isolados). - Geometria eletrônica: octaédrica. Com dois pares isolados que se posicionam em posições opostas (trans) para minimizar repulsão, a geometria molecular dos átomos fica como planar quadrada (square planar): os quatro F ocupam os vértices de um quadrado e os dois pares isolados ficam acima e abaixo desse plano.
- Cada ligação Xe–F é polar, mas as quatro ligações equivalentes dispõem-se simetricamente no plano quadrado. Os vetores dipolo dos quatro Xe–F se cancelam por pares opostos.
- Conclusão: molécula apolar.
Passo 9
Análise da molécula (e)
- Estrutura: é um substituído tetraédrico do metano — átomo central
ligado a três e a um . - Número de domínios no C:
(quatro ligações), geometria molecular: tetraédrica, mas com substituintes não idênticos (três H iguais e um Br diferente). - As ligações C–H são praticamente apolares (ou muito pouco polares); a ligação C–Br é polar (Br mais eletronegativo que C), então há um dipolo líquido apontando para o Br. Porque a molécula não tem simetria que coloque um Br oposto ou anula esse dipolo, os dipolos não se cancelam.
- Conclusão: molécula polar.
Passo 10
Análise da molécula (f)
- Átomo central:
(gálio). Gálio tem elétrons de valência (grupo 13), em forma três ligações a H e normalmente não tem par isolado (análogo a ). - Número de domínios eletrônicos:
(três ligações, sem pares isolados) → geometria trigonal planar (ângulos ). - As três ligações Ga–H são equivalentes e dispostas simetricamente ao redor do Ga; mesmo que cada ligação possa ter um leve caráter polar, os três vetores dipolo são idênticos e separados por
, o que faz a soma vetorial ser zero. - Observação prática para provas: moléculas tipo
com três ligantes idênticos e sem pares isolados são trigonal planares e apolares. - Conclusão: molécula apolar.
Passo 11
Resumo final do raciocínio e dicas rápidas para a prova
- Rotina prática em 3 minutos por questão: (i) identificar átomo central, (ii) contar domínios (ligações + pares isolados), (iii) lembrar a geometria correspondente no VSEPR, (iv) verificar se os ligantes são todos iguais e simétricos. Se simétricos → provavelmente apolar; se assimétricos ou com pares isolados quebrando a simetria → provavelmente polar.
- Sempre desenhe um esboço da geometria (mesmo simples) e imagine os vetores dipolo apontando para os átomos mais eletronegativos; isso ajuda a ver cancelamentos.
Resposta
(a)
: apolar
(b) : polar
(c) : polar
(d) : apolar
(e) : polar
(f) : apolar
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)