Entre as seguintes moléculas, qual terá momento de dipolo nulo, em virtude da respectiva geometria?
a)
b)
c)
d)
a)
b)
c)
d)
Passo 1
O enunciado pergunta: entre as moléculas abaixo, qual(es) terá(ão) momento de dipolo nulo por causa da geometria molecular?
a)
b)
c)
d)
a)
b)
c)
d)
Informações relevantes dadas (explicitadas):
- Temos as fórmulas das moléculas listadas; cada uma tem um átomo central e átomos ligantes indicados pela fórmula.
- A pergunta é sobre o momento de dipolo resultante igual a zero “em virtude da respectiva geometria” — ou seja, devemos analisar se a geometria molecular faz com que as dipolos de ligação se cancelem vetorialmente.
- Não há dados numéricos extras (como valores de eletronegatividade) fornecidos; vamos usar que ligações com átomos diferentes do carbono/central (como F, S, etc.) geram dipolos de ligação direcionados dos menos eletronegativos aos mais eletronegativos.
Passo 2
Conceito básico (aula curtinha e prática): o que é momento de dipolo e como ele surge?
- O momento de dipolo molecular total é um vetor
que resulta da soma vetorial dos momentos de dipolo de cada ligação:
- Cada dipolo de ligação
aponta do átomo menos eletronegativo para o mais eletronegativo (por convenção), e seu módulo depende da diferença de eletronegatividade e da distância entre átomos. - Para que a molécula tenha momento de dipolo nulo, é necessário que a soma vetorial de todos esses vetores seja o vetor nulo:
- A simetria geométrica da molécula é a ferramenta rápida para decidir se essa soma será zero: arranjos simétricos (linear com ligantes idênticos, trigonal planar com 3 iguais a
, tetraédrico com 4 iguais, trigonal bipiramidal simétrica, octaédrico simétrico, etc.) costumam cancelar dipolos.
Passo 3
Como usar VSEPR/geometria sem muita teoria chata (passo prático):
- Contamos domínios eletrônicos ao redor do átomo central (ligações simples contam como 1, pares não ligantes contam como 1) para prever a geometria (mas aqui as fórmulas já deixam óbvias as geometrias comuns).
- Depois aplicamos raciocínio vetorial: ligantes idênticos dispostos simetricamente tendem a cancelar seus dipolos. Se houver pares isolados ou ligantes diferentes em posições assimétricas, costuma sobrar um dipolo resultante.
Passo 4
Análise de
(opção a):
- Fórmula:
. Átomo central ligado a dois . O enxofre tem pares isolados (S tem 6 elétrons de valência; com duas ligações sobra 2 pares isolantes). - Geometria prevista: dupla de pares isolantes + duas ligações → geometria angular (curvada), análoga à da água, com ângulo menor que
(aprox. – em H2S dependendo de efeitos). Essa geometria é do tipo “bent” (classe C2v). - Vetorialmente: temos duas dipolos
apontando para os H? Na prática, H é menos eletronegativo que S, então os vetores das ligações apontam de H para S (ou do menos eletronegativo para o mais eletronegativo); os dois vetores formam um ângulo e NÃO se cancelam totalmente. Além disso, os pares isolantes em S contribuem indiretamente para a distribuição de carga (aumentando a polaridade). - Conclusão:
tem momento dipolar NÃO nulo.
Passo 5
Análise de
(opção b):
- Fórmula:
. Átomo central ligado a cinco . Não há pares isolantes no P (P tem 5 elétrons de valência e faz 5 ligações). - Geometria prevista: trigonal bipiramidal (do tipo D3h). Estrutura: três F em posições equatoriais formando um triângulo plano com ângulos de
entre si, e dois F em posições axiais opostas (um acima e um abaixo do plano). - Raciocínio vetorial de cancelamento:
- Os dois F axiais estão em direções opostas; seus dipolos são iguais e anti-paralelos, logo se cancelam.
- Os três F equatoriais formam vetores no plano separados por
. Três vetores iguais de magnitude igual e separados por somam-se a zero (isso é um resultado vetorial padrão). Matematicamente, se tivermos vetores iguais em plano com entre cada par, então .
- Logo todos os componentes se cancelam:
. - Conclusão:
tem momento dipolar nulo por simetria.
Passo 6
Análise de
(opção c):
- Fórmula:
. Átomo central ligado a seis . Sem pares isolantes no central (Te com 6 ligações). - Geometria prevista: octaédrica (classe de simetria
). Seis ligantes dispostos em vértices de um octaedro regulares — na prática, três pares de ligantes opostos. - Raciocínio vetorial: cada par de ligantes opostos tem dipolos de igual magnitude e sentidos opostos, então cada par se cancela. Como todos os pares se cancelam, a soma vetorial é zero. Formalmente, as seis ligações simetricamente distribuídas garantem
. - Conclusão:
tem momento dipolar nulo por simetria octaédrica.
Passo 7
Análise de
(opção d):
- Fórmula:
. Átomo central ligado a dois . Be tem 2 elétrons de valência e forma duas ligações; não há pares isolantes no Be. - Geometria prevista: linear (ângulo de ligação
), com os dois em lados opostos do Be (classe D h idealmente). - Raciocínio vetorial: dois dipolos
de mesma magnitude e sentidos opostos se cancelam exatamente. Matematicamente, dois vetores iguais e anti-paralelos somam zero. - Conclusão:
tem momento dipolar nulo por simetria linear.
Resposta
b)
c)
d)
c)
d)