- tetracloroeteno
não tem momento de dipolo.
Explique esse fato com base na forma do
.
Passo 1
O enunciado diz que o tetracloroeteno
não tem momento de dipolo e pede uma explicação baseada na forma molecular.
Informações relevantes dadas pelo enunciado:
Informações relevantes dadas pelo enunciado:
- A fórmula estrutural é
. - O resultado a ser explicado é que o momento de dipolo total da molécula é nulo.
Passo 2
O que é momento de dipolo e como ele surge (explicação didática):
- Um momento de dipolo ligado é um vetor que descreve a separação de cargas numa ligação entre dois átomos; pode ser pensado como
, onde é a carga parcial e é o vetor que vai do polo positivo ao polo negativo. - Em termos práticos para moléculas, cada ligação covalente polar (por exemplo C–Cl) tem um dipolo
apontando do átomo menos eletronegativo para o mais eletronegativo (no caso C→Cl, o vetor aponta em direção ao Cl). - O momento de dipolo total da molécula é a soma vetorial de todos os dipolos das ligações:
. - Se os vetores-dipolo individuais se cancelarem por soma vetorial, o momento de dipolo total é zero, mesmo que cada ligação individual seja polar.
Passo 3
Geometria da molécula e polaridade das ligações (conceitos aplicados ao caso):
- Cada carbono na dupla ligação é
, portanto cada carbonila tem três ligantes dispostos aproximadamente no mesmo plano, com ângulos de cerca de entre eles (geometria trigonal planar). - As quatro ligações C–Cl são polarizadas porque o cloro é mais eletronegativo que o carbono; portanto cada ligação C–Cl tem um dipolo não nulo apontando do carbono para o cloro.
- A molécula
é simétrica: os dois grupos são equivalentes e estão dispostos de modo que existe simetria por rotação de em relação ao centro da ligação dupla (ou simetria de inversão), de modo que dipolos correspondentes nos lados opostos podem se cancelar.
Passo 4
Escolha de um sistema de referência para somar vetores-dipolo (fazer as contas com trigonometria simples):
- Coloco a ligação dupla
ao longo do eixo , com o carbono da esquerda em e o da direita em . - No carbono da esquerda há duas ligações C–Cl fazendo ângulos de
e (ou e ) em relação ao eixo . Denotemos a magnitude de cada dipolo C–Cl por . - As componentes
e desses dois vetores são:
- Usando os valores trigonométricos
e , , obtemos:
- Conclusão parcial: o resultado vetorial das duas C–Cl à esquerda é um vetor de magnitude
ao longo de (apontando para a esquerda).
Passo 5
Fazer a mesma conta para o carbono da direita e ver o cancelamento:
- No carbono da direita, simetricamente, as duas C–Cl formam ângulos de
e em relação ao eixo (ou alternativamente 300° e 60°). Novamente cada uma tem magnitude . - As componentes
e são:
- Usando
, , obtemos:
- Conclusão: o resultado vetorial das duas C–Cl à direita é um vetor de magnitude
ao longo de (apontando para a direita).
Passo 6
Somar todos os dipolos e justificar o resultado final:
- Já temos o contrib. das duas C–Cl da esquerda:
. - E o contrib. das duas C–Cl da direita:
. - A soma vetorial das quatro ligações dá
- Além disso, a própria ligação
não gera dipolo porque liga dois átomos do mesmo elemento (dois carbonos iguais), logo não contribui para dipolo total. - Portanto, por simetria e por soma vetorial dos dipolos das ligações C–Cl, o momento de dipolo total é nulo.
Resposta
O momento de dipolo total é nulo:
.