Preveja se cada uma das moléculas a seguir é polar ou apolar:
,
,
.
Passo 1
O enunciado pede para prever se cada uma das espécies a seguir é polar ou apolar:
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
- As fórmulas químicas das três espécies são exatamente as listadas acima.
- Não há figura nem carga explícita informada; portanto trataremos cada uma como a espécie neutra correspondente (ou, no caso de um único átomo, como átomo isolado).
Passo 2
O que significa uma molécula (ou espécie) ser polar ou apolar? Vamos revisar devagarinho.
- Um dipolo elétrico numa ligação química é gerado quando dois átomos ligados têm diferentes eletronegatividades: o elétron compartilhado fica deslocado em direção ao átomo mais eletronegativo. Representa-se isso por um vetor dipolo
apontando do centro positivo para o centro negativo (ou seja, do átomo menos eletronegativo para o mais eletronegativo). - Aqui,
é o vetor dipolo da ligação; sua direção é a direção do deslocamento de carga e seu módulo é proporcional à diferença de eletronegatividade e à distância entre cargas.
- Aqui,
- A polaridade total da molécula é a soma vetorial de todos os dipolos de ligação. Se a soma vetorial for zero (
), a molécula é apolar; se não for zero, é polar. - Então, para decidir polaridade precisamos de duas coisas:
- Saber se existem ligações polares (diferença de eletronegatividade).
- Saber a geometria da espécie (para ver se os vetores dipolo se cancelam por simetria).
Vou aplicar isso passo a passo para cada espécie.
Passo 3
Qual é a geometria do radical/neutro
?
- Carbono tem
elétrons de valência; em existe três ligações C–H e um elétron desemparelhado (radical) ou, pensando em grupos ligados, são três domínios eletrônicos ao redor do carbono. Isso leva a geometria trigonal planar (ângulos de aproximadamente ) com hibridização . Portanto os três H ficam distribuídos simetricamente ao redor do C em um plano. - As ligações C–H têm pequena diferença de eletronegatividade: eletronegatividade aproximada
, . Há uma leve polaridade em cada ligação C–H (o H ligeiramente mais negativo), mas os três dipolos são iguais em módulo e estão dispostos a . - Pelo fato da simetria trigonal planar, os três vetores dipolo se cancelam. Mostrando matematicamente com vetores iguais de módulo
em ângulos :
Calculando as somas trigonométricas:
Logo
.
Conclusão para
: apesar de cada ligação ter pequena polaridade, pela geometria trigonal planar os dipolos se cancelam e a espécie é apolar.
Passo 4
-
isolado é apenas um átomo de bromo neutro. Um átomo sozinho não tem ligações para gerar dipolos moleculares; não existe distribuição de ligações assimétrica a considerar. - Portanto a espécie atômica
é apolar (não existe momento dipolar molecular).
Passo 5
Vamos analisar
de forma análoga a
ou
.
- Gálio em
faz três ligações Ga–H e não tem pares isolados previstos para o centro (estamos tratando da espécie neutra monomérica). Isso dá também geometria trigonal planar (ângulos ), hibridização no primeiro aproximação estrutural (em química inorgânica prática é frequentemente descrito como trigonal planar). - Eletronegatividades aproximadas:
e . As ligações Ga–H são polares (o hidrogênio é mais eletronegativo que o gálio), então há dipolos individuais apontando de Ga para cada H. Mas, novamente, esses três dipolos iguais são dispostos simetricamente a e se cancelam por simetria (mesma soma vetorial que no passo anterior). - Mesmo com ligações polares, a geometria trigonal planar faz com que a soma vetorial seja zero:
.
Conclusão para
: ligações polares, mas arranjo trigonal planar simétrico ⇒ espécie apolar.
Passo 6
Resumo pedagógico rápido (para a prova):
- Sempre pergunte: existem ligações polares? Qual a geometria do átomo central? A simetria faz os dipolos se cancelarem?
- Trigonal planar com três ligações iguais é um caso clássico de cancelamento (apolar), mesmo que as ligações individuais sejam polares.
- Átomo isolado (como
) não tem dipolo molecular.
Força aí — todas as três são apolares segundo a análise acima.