Exercícios Resolvidos de Poder Polarizante

USP – Lista de Química Geral.Ligações Química. Questão 4.25. Modificada.

A distância inter-nuclear na molécula HBr é de 1,413 Å e o momento de dipolo elétrico medido é de 0,78 Debye. Determine:

a) O pólo positivo e o polo negativo da molécula.

b) A localização do centro de carga positiva da molécula.

c) A localização do centro de carga negativa da molécula.

d) O caráter iônico da ligação covalente H-Br.

Passo 1

a) Onde estão os pólos positivo e negativos da molécula?

Vamos ver a eletronegatividade do H e do B r :

χ H = 2,1

χ B r = 2,8

Como o bromo é mais eletronegativo que o hidrogênio, a nuvem eletrônica (negativa) vai ser mais puxada na direção do B r , fazendo com que o polo positivo da molécula fique no H .

O polo negativo, então, vai ser o B r , né? Onde a nuvem eletrônica vai estar mais concentrada.

E a representação do dipolo é dada por:

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

b) Para o estudo do centro de carga positiva a gente vai estudar apenas as cargas positivas presentes na molécula: as cargas nucleares.

Olha só, a carga nuclear ( Z ) do hidrogênio é 1 e a do B r é 35.

Achar o centro de carga positiva é achar em que ponto da ligação a gente consegue separar 50% da carga positiva para cada lado:

Como a carga nuclear total é 36 e:

1 36 . 100 = 2,78 %               35 36 . 100 = 97,22 %

A gente diz que o centro da carga positiva está a 97,22% de distância do H. Ou seja, se a ligação tivessem 100 cm de distância, o centro da carga positiva seria no ponto 97,22 cm, contando a partir do H.

Como a ligação tem 1,413 Å de distância:

97,22 100 . 1,413 = 1,374   Å

O centro da carga positiva está 1,374 Å distante do H.

Passo 3

c) Para calcular o centro positivo foi OK porque a gente sabe exatamente onde a carga positiva está. O mesmo não acontece com a carga negativa (os elétrons).

Caso a ligação fosse completamente covalente, o hidrogênio estaria compartilhando seu único elétron (e ficando com zero elétrons “nele”) e o B r estaria compartilhando 1 elétron (e ficando com 34 elétrons nele.

A nossa representação seria assim:

Com aquele - 2 (dos dois elétrons compartilhados), bem no meio da ligação.

Mas essa nuvem de elétrons (-2) está sendo puxada em direção ao B r , que é mais eletronegativo.

Para saber onde fica o centro da carga positiva, então, a gente vai precisar da seguinte fórmula:

μ = Z . e . d

Onde μ é o valor do dipolo da molécula, que foi dado no enunciado como 0,78   D e b y e (sendo 1   D e b y e = 3,336.10 - 30 C . m ), Z é a carga nuclear total da molécula (36), e é a carga do elétron, dada por 1,602.10 - 19   C e d é a distância entre o centro de carga positiva e o centro de carga negativa.

Como sabemos a posição do centro de carga positiva, sabendo d , podemos descobrir a posição do centro de carga negativa!

Passo 4

Vamos calcular d então:

μ = Z . e . d

d = μ Z . e = 0,78   .   3,336 . 10 - 30 36   .   1,602 . 10 - 19 = 4,512 . 10 - 13   m = 0,0045   Å

Como a gente determinou que o centro da carga positiva estava a 1,374 Å do hidrogênio, o centro de carga negativa estará a:

1,374 + 0,004 = 1,378   Å

1,378 Å de distância do hidrogênio.

Passo 5

d) Pra determinar o caráter iônico da ligação H B r , a gente compara o momento dipolar real da molécula, com aquele que ela teria caso fosse puramente iônica.

Se ela fosse completamente iônica, o centro da carga positiva estaria exatamente no H e o centro da carga negativa estaria exatamente no B r . Logo, a distância entre os centros seria a distância entre os átomos:

d i ô n i c o = 1,413   Å = 1,413 . 10 - 10   m

E o Z utilizado é Z = 1 pois estamos considerando que apenas 1 elétron foi deslocado do hidrogênio para o B r .

Assim, para o momento dipolo:

μ i ô n i c o = Z . e . d i ô n i c o

μ i ô n i c o = 1   .   1,602.1 0 - 19   .   1,413 . 10 - 10

μ i ô n i c o = 2,264 . 10 - 29   C . m

μ i ô n i c o = 2,264 . 10 - 29   C . m   .   1   D e b y e 3,336 . 10 - 30 C . m = 6,78   D e b y e

E o caráter iônico da ligação é dado por:

μ r e a l μ i ô n i c o = 0,78 6,78 = 11,5 %

Logo, a ligação entre H e B r no H B r tem caráter 11,5% iônico.

Resposta

a) Polo positivo: H; pólo negativo: Br.

b) Centro da carga positiva: 1,374 Å do H

c) Centro da carga negativa: 1,378 Å do H

d) 11,5 %

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