Polaridade das moléculas

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As moléculas de água são polares
As moléculas de água são polares

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Por Diogo Lopes Dias

A polaridade das moléculas é um tópico importante no estudo da Química, pois nos ajuda a entender como as moléculas de uma ou mais substâncias interagem, o que pode determinar a solubilidade ou o ponto de fusão e ebulição dessas substâncias.

A partir da análise da polaridade das moléculas, por exemplo, podemos explicar o fato de encontrarmos a substância dióxido de carbono (CO2) no estado gasoso, à temperatura ambiente, e a água (H2O) no estado líquido. Outra importância de analisar a polaridade das moléculas é entender por que a água apresenta uma grande facilidade em dissolver o ácido clorídrico HCl, enquanto o mesmo não ocorre com o dióxido de carbono.

A polaridade das moléculas está relacionada com o fato de o composto apresentar ou não áreas com cargas diferentes (positiva e negativa). As moléculas com polos são denominadas polares, e as que não os apresentam são as apolares.

Para determinar a polaridade das moléculas, é importante conhecer os seguintes aspectos:

  • Diferença de eletronegatividade entre os átomos;

  • Geometria da molécula: indica o posicionamento dos átomos na molécula;

  • Vetor momento dipolar: seta que indica o sentido da atração dos elétrons na ligação.

Determinação da polaridade por meio do vetor momento dipolar resultante

1º Exemplo: determinar a polaridade na molécula de tricloreto de fósforo (PCl3).

Fórmula estrutural do PCl3
Fórmula estrutural do PCl3

A molécula de tricloreto de fósforo apresenta geometria piramidal, na qual há dois átomos de cloro nas diagonais inferiores e um átomo de cloro na região inferior.

O átomo de cloro é mais eletronegativo do que o átomo de fósforo, logo, nessa molécula, três vetores momento dipolar saem do fósforo em direção aos átomos de cloro.

Vetores momento dipolar na molécula do PCl3
Vetores momento dipolar na molécula do PCl3

Como existem dois vetores diagonais, é necessário realizar a sua decomposição utilizando a regra do paralelogramo, na qual forma-se essa figura geométrica a partir dos dois vetores (unindo suas pontas). Dessa forma, surge um único vetor momento dipolar (seta rosa).

Decomposição dos vetores diagonais na molécula do PCl3
Decomposição dos vetores diagonais na molécula do PCl3

Após essa decomposição, fica evidente que a molécula do PCl3 possui, na realidade, dois vetores para baixo que, ao serem somados (por terem mesma direção e sentido), fornecem um vetor momento dipolar resultante diferente de 0. Assim, trata-se de uma molécula polar.

2º Exemplo: determinar a polaridade na molécula de trifluoreto de boro (BF3).

Fórmula estrutural do BF3
Fórmula estrutural do BF3

 

Vetores momento dipolar na estruturado BF3
Vetores momento dipolar na estruturado BF3

Como existem dois vetores diagonais, também será necessário realizar a sua decomposição utilizando a regra do paralelogramo. Dessa forma, surge um único vetor momento dipolar.

Decomposição dos vetores diagonais na molécula do BF3
Decomposição dos vetores diagonais na molécula do BF3

Após a decomposição, fica evidente que a molécula do BF3 possui, na realidade, dois vetores, um para baixo e um para cima, os quais serão anulados por terem mesma direção e sentido opostos. Assim, o vetor momento dipolar resultante dessa molécula é igual a 0, ou seja, trata-se de uma molécula apolar.

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Determinar a polaridade a partir da relação entre nuvens eletrônicas e ligantes

Nessa forma de determinar a polaridade das moléculas, comparamos o número de nuvens presentes no átomo central com o número de ligantes, que estão ligados a ele:

  • Se o número de ligantes iguais for igual ao número de nuvens no átomo central, a molécula é apolar;

  • Se o número de ligantes iguais for diferente do número de nuvens no átomo central, a molécula é polar.

1º Exemplo: determinar a polaridade na molécula de amônia (NH3).

Fórmula estrutural da amônia
Fórmula estrutural da amônia

A amônia é uma molécula que apresenta geometria piramidal e possui três átomos de hidrogênio ligados ao átomo central por meio de ligações sigma (já que o hidrogênio só realiza uma ligação), nas quais há um elétron de cada um dos átomos envolvidos.

Entretanto, o átomo de nitrogênio pertence à família VA, portanto, apresenta cinco elétrons na camada de valência, dos quais três estão sendo utilizados nas ligações sigma, sobrando, então, um par de elétrons, ou seja, uma nuvem eletrônica.

Por essa razão, a amônia apresenta três ligantes iguais (os hidrogênios) e quatro nuvens eletrônicas (três ligações sigma e uma nuvem que sobra no nitrogênio), o que configura uma molécula polar.

2º Exemplo: determinar a polaridade na molécula de trifluoreto de boro (BF3).

Fórmula estrutural da trifluoreto de boro (BF3)
Fórmula estrutural da trifluoreto de boro (BF3)

O trifluoreto de boro é uma molécula que apresenta geometria trigonal e possui três átomos de flúor ligados ao átomo central por meio de ligações sigma (já que o flúor só realiza uma ligação), nas quais há um elétron de cada um dos átomos envolvidos.

Porém, o átomo de boro pertence à família IIIA e, por essa razão, apresenta três elétrons na camada de valência, os quais são todos utilizados nas ligações, não sobrando, então, nenhum elétron.

Portanto, o trifluoreto de boro apresenta três ligantes iguais (os átomos de flúor) e três nuvens eletrônicas, caracterizando uma molécula apolar.

Relação entre polaridade e solubilidade

As moléculas que apresentam a mesma característica com relação à polaridade têm a tendência de dissolverem-se, o que significa que semelhante dissolve semelhante:

  • Composto polar dissolve outro composto polar;

  • Composto apolar dissolve outro composto apolar.

Relação entre polaridade e forças intermoleculares

De acordo com a caraterística polar da molécula, ela interage com suas moléculas, ou com as moléculas de outras substâncias, por meio de diferentes forças intermoleculares:

  • Dipolo induzido: ocorre entre moléculas apolares;

  • Dipolo permanente: ocorre entre moléculas polares;

  • Ligação de hidrogênio: ocorre entre moléculas apolares.

Além disso, quanto maior a intensidade da força intermolecular, maior será o ponto de fusão e o ponto de ebulição, fato que influi diretamente no estado físico em que podemos encontrar uma substância.

 




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