Polaridade das moléculas

Você sabia que este conteúdo se relaciona com a distribuição dos elétrons ao redor do átomo e com a forma que estes átomos conferem às moléculas? Você sabe porque a água e o óleo não se misturam? Então venha estudar conosco e aumentar seus conhecimentos!

As ligações entre átomos ocorrem para formar uma molécula. Para isso, é necessário que, pelo menos, dois átomos se unam. Quando isso ocorre, há uma grande movimentação dos elétrons, que se concentram nos pólos positivos e nos pólos negativos. Essa polaridade representa a capacidade que as ligações possuem de atrair cargas elétricas.

A polaridade é importante para determinar certas características das moléculas como:

  • solubilidade;
  • força intermolecular: é a forma como as moléculas das substâncias interagem, e determina como essas substâncias irão se dissolver;
  • ponto de fusão: passagem do estado sólido para o estado líquido
  • ponto de ebulição: passagem do estado líquido para o estado gasoso

No cotidiano percebemos diferenças entre substâncias iônicas, metálicas e moleculares. Normalmente, as substâncias iônicas e metálicas são sólidas à temperatura ambiente, enquanto que as substância moleculares podem ser encontradas nos 3 estados físicos.

Essas e outras diferenças entre as substâncias estão relacionadas com as polaridades das ligações que os átomos estabelecem entre si.

Para determinarmos a polaridade devemos conhecer alguns fatores como o tipo de ligação química, a diferença de eletronegatividade e a geometria molecular já estudadas anteriormente. Então vamos começar a entender melhor a polaridade?

Polaridade das Ligações

A polaridade das ligações representa a distribuição dos elétrons ao redor do átomo.

a) ligação iônica: representa a força que mantém os íons unidos, depois que um átomo cede um, dois ou mais elétrons para outro átomo. Nesta ligação ocorre transferência de elétrons, com a formação de íons positivos (cátions) e íons negativos (ânions), com formação de compostos que sempre terão pólos.

Assim toda ligação iônica é considerada polar. Temos como exemplo o NaCl, o sal de cozinha. O sódio cede 1 elétron ao cloreto, ficando o cátion sódio e o ânion cloreto, que são o pólo positivo e o pólo negativo. A diferença de eletronegatividade faz com que o sal seja polar.

polaridade ligação iônica é polar

b) ligação covalente: ocorre através do compartilhamento de pares de elétrons. Podemos ter a ligação covalente polar e a ligação covalente apolar. Vamos verificar as diferenças entre elas?

Se o compartilhamento de elétrons ocorrer entre átomos de mesma eletronegatividade (iguais), sem formação de pólos na molécula, esta será considerada uma ligação covalente apolar, pois os átomos não atraem para si os elétrons da ligação, pois estão distribuídos uniformemente na ligação. Como exemplo temos: O2; H2.

Se o compartilhamento de elétrons ocorrer entre átomos de diferentes eletronegatividades, há formação de pólos e maior distribuição de elétrons ao redor do átomo mais eletronegativo, tornando uma ligação polar. Como exemplo temos o ácido clorídrico (HCl). Nesta molécula há um acúmulo de carga negativa, pois ocorre deslocamento dos elétrons pelo cloro, que é mais eletronegativo que o hidrogênio.

Eletronegatividade

A eletronegatividade representa a capacidade que um átomo possui de atrair para si o par eletrônico que ele compartilha com outro átomo em uma ligação covalente. Na tabela periódica, a eletronegatividade aumenta da esquerda para a direita, e de baixo para cima.

Ou seja, conforme os períodos aumentam, maior é o número de camadas da eletrosfera dos elementos e, portanto, maior o seu raio, o que influencia  na sua eletronegatividade.

O átomo com mais eletronegatividade atrai para si mais elétrons, assim, a diferença de eletronegatividade entre os elementos determina se a ligação será polar ou apolar.

Linus Pauling criou uma escala de eletronegatividade:

eletronegatividade e polaridade
Fonte: mundoeducacao.com.br

“Mas professora como é que eu vou decorar quais são os elementos mais eletronegativos?” Pra variar, alguém inventou uma frasezinha bem famosa e muito importante para decorar os elementos! Vamos vê-los: F O N Cl Br S C P H

FONClBrISCPH (fui ontem no clube, briguei i scorrendo pro hospital)

As letras em destaque representam os elementos em escala decrescente de eletronegatividade. Quanto maior a diferença de eletronegatividade, maior será a polaridade da ligação. Os elementos em ordem são Flúor, Oxigênio, Nitrogênio, Cloro, Bromo, Iodo, Enxofre, Carbono, Fósforo e Hidrogênio.

Vamos resolver dois exercícios para entender os conceitos?

1) (UFPE-PE) As ligações químicas nas substâncias K(s), HCl(g), KCl(s) e Cl2(g) são, respectivamente:

a) metálica, covalente polar, iônica, covalente apolar.

b) iônica, covalente polar, metálica, covalente apolar.

c) covalente apolar, covalente polar, metálica, covalente apolar.

d) metálica, covalente apolar, iônica, covalente polar.

e) covalente apolar, covalente polar, iônica, metálica.

resolução: letra a

A justificativa para a alternativa a é:

  • K – por apresentar apenas metal, é uma representação de uma substância formada por ligação metálica,
  • HCl – por possuir um átomo de hidrogênio e um ametal ligados, os quais têm diferentes eletronegatividades, apresentam entre si uma ligação covalente polar.
  • KCl – por possuir um metal (K) ligado a um ametal (Cl), apresentam então entre si uma ligação iônica;
  • Cl2 – por possuir dois átomos de um mesmo ametal ligados, apresentam entre si uma ligação covalente apolar.

2) (UEL) “A molécula NH3 apresenta entre os átomos ligações …X… . Estas ligações resultam do compartilhamento de …Y… que estão mais deslocados para um dos átomos, resultando molécula …Z….” Completa-se o texto acima substituindo-se X, Y e Z, respectivamente, por

a) iônicas, prótons e polar.

b) covalentes, elétrons e apolar.

c) iônicas, elétrons e polar.

d) covalentes, elétrons e polar.

e) iônicas, prótons e apolar.

gabarito: d

Polaridade das Moléculas

Agora vamos estudar a polaridade das moléculas: explica como as moléculas de uma ou mais substâncias interagem, para determinar sua solubilidade, ponto de fusão e de ebulição.

A polaridade das moléculas relaciona-se com a presença ou não de áreas com cargas diferentes (positiva e negativa). Assim, as moléculas com pólos são chamadas polares, e as que não apresentam polos são apolares.

Podemos determinar a polaridade das moléculas por meio do vetor momento dipolar resultante (seta que indica o sentido da atração dos elétrons na ligação).

Moléculas com mais de 2 átomos, para determinarmos se a molécula é polar ou apolar, devemos somar todos os vetores momento dipolo de todas as ligações, e concluir se o vetor resultante é nulo ou não.

A polaridade de uma molécula com mais de 2 átomos é expressa pelo vetor momento dipolo resultante. Se ele for nulo, a molécula será apolar, e, caso contrário, será polar. Como exemplo temos o trifluoreto de boro (BF3).

polaridade da molécula BF3
Fonte: mundoeducacao.uol.com.br

 

O flúor é mais eletronegativo que o boro, assim, formam-se 2 vetores com sentidos opostos. As 2 setas para baixo formam uma diagonal com um único sentido do vetor (para baixo). Assim, teremos 2 vetores resultantes, um para cima e um para baixo, que serão anulados, por terem a mesma posição e sentidos opostos.

O vetor momento dipolar resultante dessa molécula é igual a zero, ou seja, esta molécula é apolar.

A polaridade também pode ser determinada comparando o número de nuvens eletrônicas presentes no átomo central com o número de ligantes que estão ligados a ele:

a) molécula apolar: o número de ligantes iguais é igual ao número de nuvens no átomo central. Como exemplo temos o metano: CH4

polaridade do metano

b) molécula polar: o número de ligantes iguais é diferente do número de nuvens no átomo central. Como exemplo temos a amônia: NH3

polaridade do NH3

A amônia possui geometria piramidal e tem 3 átomos de hidrogênio ligado ao átomo central de nitrogênio. O nitrogênio possui 5 elétrons na camada de valência, dos quais 3 estão sendo usados nas ligações com os átomos de hidrogênio, sobrando um par de elétrons (nuvem eletrônica). Assim, a amônia possui 3 ligantes e 4 nuvens eletrônicas.

Polaridade e a solubilidade

As moléculas que apresentam a mesma característica com relação à polaridade podem ser:

a) composto polar dissolve outro composto polar

b) composto apolar dissolve outro composto apolar.

Compostos orgânicos

As ligações mais frequentes envolvendo os compostos orgânicos acontecem entre os átomos de carbono e de hidrogênio (hidrocarbonetos). Qualquer ligação entre esses tipos de átomos será apolar.

compostos orgânicos apolares

As moléculas pertencentes a outras funções orgânicas, possuem outros tipos de átomos ligados aos átomos de carbono e de hidrogênio.

Por exemplo, os grupos funcionais como os álcoois, cetonas, ésteres, aldeídos etc., possuem o elemento oxigênio; as aminas e as amidas possuem o elemento nitrogênio; os haletos orgânicos possuem os halogênios, que podem ser o flúor, cloro, bromo etc.

Todos esses elementos (F,O,N,Cl,Br,I) são mais eletronegativos que o carbono, por isso, a presença deles nas moléculas orgânicas provoca o surgimento de uma região com acúmulo de carga elétrica. Se a molécula possuir mesmo que seja apenas 1 átomo diferente do carbono e do hidrogênio, ela será polar.

compostos orgânicos polares
Fonte: mundoeducacao.com.br

A polaridade das moléculas orgânicas afeta suas propriedades químicas e físicas. As moléculas apolares são insolúveis em água, pois esta molécula é polar.

Como exemplo podemos citar a graxa, que é um composto orgânico apolar e por isso não conseguimos limpar nossa pele suja de graxa usando água. Para isso usamos um solvente orgânico apolar, como a gasolina.

Ou em outro exemplo: água e óleo não se misturam, em razão da polaridade das moléculas da água, o óleo permanece na sua superfície. As ligações químicas de óleos e gorduras são apolares.

Antes de partir para o vídeo e os exercícios, vamos ver dois exercícios resolvidos para fixar a aula:

(Fuvest – SP) – Considere as substâncias: metano, sulfeto de hidrogênio, cloreto de hidrogênio e dióxido de carbono. Quais dessas substâncias são polares? Justifique sua resposta.

resolução:

Metano: é apolar, porque todos os hidrocarbonetos são apolares.

Sulfeto de hidrogênio (H2S): é polar, pois apresenta uma geometria angular com pares de elétrons livres.

Cloreto de hidrogênio (HCl): compostos iônicos possuem cargas, ou seja, eles têm polos. Se o composto apresenta polos, ele é polar.

Dióxido de carbono (CO2): como não há elétrons livres, o CO2 tem uma geometria linear e é apolar.

(UFES) – A molécula do OF2 é polar e a molécula do BeF2 é apolar. Isto se deve à (ao):

a) diferença de eletronegatividade entre os átomos nas respectivas moléculas.

b) geometria molecular.

c) tamanho dos átomos ligados ao flúor.

d) grande reatividade do oxigênio em relação ao flúor.

e) fato de o oxigênio e o flúor serem gases.

resolução: gab.: b

A diferença das polaridades é por causa da geometria molecular. Entenda:

A molécula do OF2 é angular, pois o oxigênio possui pares de elétrons disponíveis. Por ser angular, os vetores não se anulam e a molécula é polar.

Já a molécula do BeF2 é linear, porque o Be não possui pares de elétrons disponíveis. Por ser linear, os vetores se anulam e consequentemente a molécula é apolar.

Agora assista ao vídeo para tirar suas dúvidas sobre este conteúdo:

Vamos testar nossos conhecimentos?

1) (Pucrs) – O gás carbônico apresenta molécula ________ com ligação ________ entre os seus átomos.

a) apolar covalente polar

b) apolar covalente apolar

c) polar covalente polar

d) polar iônica

e) apolar iônica

gab.: a

2) (Ufrs) – As substâncias SO2 e CO2 apresentam moléculas que possuem ligações polarizadas. Sobre as moléculas destas substâncias é correto afirmar-se que

a) ambas são polares, pois apresentam ligações polarizadas.

b) ambas são apolares, pois apresentam geometria linear.

c) apenas o CO2 é apolar, pois apresenta geometria linear.

d) ambas são polares, pois apresentam geometria angular.

e) apenas o SO2 é apolar, pois apresenta geometria linear.

gab.: c

Sobre o(a) autor(a):

Texto elaborado por Roseli Prieto, professora de Química e Biologia da rede estadual de São Paulo. Já atuou em diversas escolas públicas e privadas de Santos (SP). É Gestora Ambiental e Especialista em Planejamento e Gestora de cursos a distância.