- Qual das seguintes moléculas se espera momento dipolar
? Desenhe as estruturas.
a)
Passo 1
O enunciado pergunta qual das moléculas listadas tem momento dipolar igual a zero e pede para desenhar as estruturas. Foi dada a molécula:
- (a)
.
Informações relevantes que temos do enunciado:
- A fórmula da molécula é
. - Cada carbono na dupla ligação está ligado a dois átomos de cloro.
- O pedido é: decidir se o momento dipolar resultante
da molécula é igual a zero e mostrar a estrutura (ou seja, a disposição dos em torno dos carbonos).
Passo 2
O que é momento dipolar e como a gente decide se ele é zero (explicação didática e passo a passo):
- Cada ligação entre dois átomos polares tem um dipolo de ligação, que pode ser representado por um vetor
. A direção do vetor vai do átomo menos eletronegativo para o mais eletronegativo (na prática: do carbono para o cloro nas ligações C–Cl). - O momento dipolar total da molécula
é a soma vetorial de todos os dipolos de ligação:
- Se, por simetria, todos esses vetores se cancelam (soma vetorial nula), então
e a molécula é apolar. - Estratégia prática: identificar a geometria ao redor dos átomos que geram dipolos e usar simetria e soma vetorial para ver se há cancelamento.
Passo 3
Geometria local dos carbonos em
(por que isso importa):
- Cada carbono na dupla ligação é
, portanto tem geometria trigonal planar com ângulos aproximados de . - Em cada carbono, os três ligantes são: o outro carbono (ligação dupla) e dois átomos de cloro. Os dois
ficam aproximadamente separados por , com a ligação C–C ocupando a terceira direção (a bissetriz entre essas duas posições de fica apontando para o outro carbono). - Para analisar vetorialmente, posicionamos a dupla ligação ao longo do eixo
. Então: - No carbono da esquerda, os dois
estão aproximadamente em direções e medidas a partir do eixo . - No carbono da direita, os dois
estão aproximadamente em direções e medidas a partir do eixo .
- No carbono da esquerda, os dois
Passo 4
Desenho esquemático da estrutura (plana) e indicação das posições dos
:
(este desenho indica que em cada carbono há dois
aproximadamente acima e abaixo do plano da ligação C=C, formando os ângulos de
característicos do
. Cada
possui três pares isolados, o que não altera a direção das ligações mostradas.)
Passo 5
Cálculo vetorial simples mostrando cancelamento dos dipolos:
- Denotemos por
a magnitude do dipolo de cada ligação . Para cada ligação temos componente no eixo dada por , onde é o ângulo entre a ligação e o eixo . - No carbono da esquerda as duas ligações C–Cl têm ângulos
e . As componentes em são
Somando as duas componentes em
no carbono esquerdo:
Ou seja, o par de C–Cl no carbono esquerdo gera um dipolo resultante de magnitude
apontando para a esquerda (no eixo
, sentido negativo).
- No carbono da direita as duas ligações C–Cl têm ângulos
e . As componentes em são
Somando:
ou seja, o par de C–Cl no carbono direito gera um dipolo resultante de magnitude
apontando para a direita (eixo
, sentido positivo).
- Agora somamos os resultantes dos dois carbonos:
(esquerda) (direita) . A ligação C=C é entre átomos de mesma eletronegatividade (C–C), então não contribui para dipolo. - Conclusão vetorial: todos os dipolos de ligação se cancelam por simetria, logo o momento dipolar total é zero:
Passo 6
Interpretação por simetria (resumo intuitivo):
- A molécula
é simétrica em relação ao ponto médio da dupla ligação e possui planos/axes que trocam os pares de de cada lado; essa simetria faz com que os dipolos opostos se anulem. - Portanto a molécula é apolar (momento dipolar nulo).
Resposta
a)