Polaridade das moléculas

Carolina Batista

De acordo com a polaridade, as moléculas são classificadas em polares e apolares.

Ao submeter uma molécula a um campo elétrico (polos positivo e negativo) e ocorrer uma atração devido às cargas, essa molécula é considerada polar. Quando não há orientação em direção ao campo elétrico, trata-se de uma molécula apolar.

Outra maneira de identificar a polaridade é através da soma dos vetores de cada ligação polar da molécula, pois em uma molécula apolar, o momento dipolar resultante (pilha reto mu com reto r subscrito com seta para a direita acima) é igual a zero. Quando pilha reto mu com reto r subscrito com seta para a direita acima é diferente de zero, a molécula é polar.

De maneira geral, dois fatores influenciam a polaridade das moléculas: a eletronegatividade dos átomos e a geometria molecular.

Eletronegatividade dos átomos

A capacidade de um átomo atrair para si os elétrons compartilhados com outro átomo em uma ligação covalente é chamada de eletronegatividade.

Veja o que acontece na formação do cloreto de hidrogênio:

ácido clorídrico
Formação de ligação no cloreto de hidrogênio

De acordo com valores de eletronegatividade atribuídos ao hidrogênio e cloro, esses são, respectivamente, 2,20 e 3,16. O cloro apresenta maior eletronegatividade e, por isso, atrai o par de elétrons da ligação para si, provocando um desequilíbrio de cargas.

A molécula de HCl (ácido clorídrico) é polar, porque se forma um polo negativo no cloro devido ao acúmulo de carga negativa e, consequentemente, o lado do hidrogênio tende a ficar com carga positiva acumulada, formando um polo positivo.

O mesmo ocorre com o HF (ácido fluorídrico), HI (ácido iodídrico) e o HBr (ácido bromídrico), que são moléculas diatômicas, cujos átomos possuem eletronegatividades diferentes.

Moléculas apolares

Quando uma molécula é formada por apenas um tipo de elemento químico, não há diferença de eletronegatividade, sendo assim, não se formam polos e a molécula é classificada como apolar, independente de sua geometria.

Exemplos:

Moléculas apolares Estrutura
Hidrogênio, H2 Hidrogênio
Nitrogênio, N2 Nitrogênio
Fósforo, P4 Fósforo
Enxofre, S8 Enxofre

Uma exceção a essa regra é a molécula de ozônio, O3.

Ozônio
Ressonância na molécula de ozônio

Embora seja formada apenas por átomos de oxigênio, sua geometria angular apresenta pequena polaridade devido à ressonância entre os pares de elétrons emparelhados e livres na molécula.

Geometria molecular

As ligações covalentes polares são formadas pelo compartilhamento desigual de elétrons entre os átomos ligantes.

Entretanto, não só a presença desse tipo de ligação faz com que uma molécula seja polar. É necessário levar em consideração a maneira como os átomos se organizam para formar a estrutura.

Quando há diferença de eletronegatividade entre os átomos, a geometria determina se a molécula é polar ou apolar.

Molécula Estrutura Geometria Polaridade
Dióxido de carbono, CO2 Dióxido de carbono Linear Apolar
Água, H2O Água Angular Polar

O dióxido de carbono é apolar devido à geometria linear que faz com que o momento dipolar resultante da molécula seja igual a zero. Em contrapartida, a água com sua geometria angular faz com que a molécula seja polar devido o vetor do momento dipolar ser diferente de zero.

Momento dipolar

Os polos de uma molécula referem-se à carga parcial, representada por reto delta, visto que os elétrons são compartilhados e não transferidos de um átomo para outro.

A polaridade de uma molécula com mais de dois átomos é determinada pelo pilha reto mu com reto r subscrito com seta para a direita acima (vetor momento dipolar resultante), em que são somados os vetores de cada ligação polar da molécula. Quando o resultado é nulo, a molécula é apolar e, caso contrário, polar.

Exemplo 1: Molécula de dióxido de carbono, CO2.

Elemento Eletronegatividade
Carbono 2,55
Oxigênio 3,44

O CO2 tem duas ligações polares, pois o oxigênio é mais eletronegativo que o carbono.

Como a molécula é linear, a atração eletrônica do oxigênio “da esquerda” é contrabalançada pela atração do oxigênio “da direita” e, como resultado, temos uma molécula apolar.

Polaridade do dióxido de carbono

reto mu com seta para a direita sobrescrito com 1 subscrito espaço mais espaço reto mu com seta para a direita sobrescrito com 2 subscrito espaço igual a reto mu com seta para a direita sobrescrito com reto r subscrito espaço seta dupla para a direita espaço reto mu com seta para a direita sobrescrito com reto r subscrito espaço igual a 0

Em outras palavras, o momento dipolar resultante é nulo, pois os vetores possuem:

  • mesma intensidade (ligações iguais).
  • mesma direção.
  • sentidos contrários.

Exemplo 2: Molécula de água, H2O.

Elemento Eletronegatividade
Hidrogênio 2,20
Oxigênio 3,44

A água tem duas ligações polares, pois o oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio.

Na geometria angular da água, o lado dos hidrogênios é eletropositivo, e o oxigênio, eletronegativo.

polaridade da água

reto mu com seta para a direita sobrescrito com 1 subscrito espaço mais espaço reto mu com seta para a direita sobrescrito com 2 subscrito espaço igual a reto mu com seta para a direita sobrescrito com reto r subscrito espaço seta dupla para a direita espaço reto mu com seta para a direita sobrescrito com reto r subscrito espaço não igual 0

Como os vetores não se cancelam, o vetor resultante é diferente de zero, caracterizando uma molécula polar.

Exercício com gabarito comentado

1. (Unesp) O efeito estufa resulta principalmente da absorção da radiação infravermelha, proveniente da radiação solar, por moléculas presentes na atmosfera terrestre. A energia absorvida é armazenada na forma de energia de vibração das moléculas. Uma das condições para que uma molécula seja capaz de absorver radiação infravermelha é que ela seja polar. Com base apenas nesse critério, entre as moléculas O2, N2 e H2O, geralmente presentes na atmosfera terrestre, contribuem para o efeito estufa:

a) O2, apenas.
b) H2O, apenas.
c) O2 e N2, apenas.
d) H2O e N2, apenas.
e) N2, apenas.

Alternativa correta: b) H2O, apenas.

a) ERRADA. A molécula de oxigênio (O2) não é polar, pois é formada apenas por um elemento químico e, consequentemente, não há diferença de eletronegatividade.

b) CORRETA. A água é uma molécula (H2O), unida por ligação covalente, que contém dois átomos de hidrogênio (polos positivos) e um átomo de oxigênio (polo negativo).

Polaridade da água

A geometria angular da água faz com que o lado dos hidrogênios seja o mais eletropositivo e o lado do oxigênio seja o mais eletronegativo, tornando a molécula um dipolo elétrico permanente.

c) ERRADA. Não há diferença de eletronegatividade nas moléculas de oxigênio (O2) e nitrogênio (N2), sendo assim, não há polaridade.

d) ERRADA. Apenas a água (H2O) apresenta polaridade.

e) ERRADA. A molécula de nitrogênio (N2) é formada apenas por um elemento químico. Como não há diferença de eletronegatividade, não se formam polos.

2. (Ufes) A molécula do OF2 é polar, e a molécula do BeF2 é não polar. 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.

Alternativa correta: b) geometria molecular.

a) ERRADA. Quando há diferença de eletronegatividade nas moléculas, o que determina a polaridade é a geometria.

b) CORRETA. Como o difluoreto de oxigênio (OF2) possui pares de elétrons desemparelhados, forma-se uma estrutura angular e o momento dipolar resultante é diferente de zero, caracterizando-o como uma molécula polar.

No difluoreto de berílio (BeF2), o átomo central não possui elétrons desemparelhados e com isso, sua geometria é linear, fazendo com que o momento dipolar seja igual a zero e a molécula apolar.

Geometria molecular

c) ERRADA. O tamanho dos átomos influencia a estrutura espacial da molécula.

d) ERRADA. A reatividade está relacionada com a capacidade de formar ligações.

e) ERRADA. Na verdade, é a polaridade da molécula que influencia muitas propriedades, inclusive o ponto de ebulição (passagem para o estado gasoso).


3. (UFSC) Considere a tabela a seguir e selecione a(s) proposição(ões) que relaciona(m) corretamente a geometria e a polaridade das substâncias citadas:

Fórmula CO2 H2O NH3 CCl4
Momento
dipolar
resultante, reto mu com reto R subscrito
reto mu com reto R subscrito espaço igual a espaço 0 reto mu com reto R subscrito espaço não igual espaço 0 reto mu com reto R subscrito espaço não igual espaço 0 reto mu com reto R subscrito espaço igual a espaço 0
Substância Geometria Polaridade
01 H2O angular polar
02 CO2 linear apolar
04 CCl4 trigonal polar
08 NH3 piramidal polar
16 CCl4 tetraédrica apolar

Alternativas corretas: 01, 02, 08 e 16.

01. CORRETA. A água (H2O) é uma molécula formada por três átomos.

Como o átomo central, oxigênio, possui um par de elétrons desemparelhado isso faz com que haja a formação de uma nuvem eletrônica e a molécula se torne angular, para melhor dispor os átomos.

Já que o momento dipolar é diferente de zero, a molécula é polar.

Polaridade da água

02. CORRETA. O dióxido de carbono (CO2) é uma molécula com três átomos. Como o átomo central não possui par de elétrons desemparelhados disponíveis, sua geometria é linear.

Já que o momento dipolar é igual a zero, a molécula é apolar.

Polaridade do dióxido de carbono

04. ERRADA. Uma geometria trigonal é formada em uma molécula composta por quatro átomos. Isso não representa o CCl4, já que ele possui cinco átomos.

Um exemplo de molécula com geometria trigonal é o SO3, em que os ângulos de ligação são 120º.

08. CORRETA. A amônia (NH3) é uma molécula formada por quatro átomos. Como o átomo central possui elétrons desemparelhados disponíveis, forma-se uma geometria piramidal.

Já que o momento dipolar é diferente de zero, a molécula é polar.

polaridade da amônia

16. CORRETA. O tetracloreto de carbono (CCl4) é uma molécula formada por cinco átomos. Sendo assim, forma-se uma geometria tetraédrica, pois os ângulos formados permitem a maior distância entre os quatro eixos que partem de um mesmo ponto.

Já que o momento dipolar é igual a zero, a molécula é apolar.

Polaridade do Tetracloreto de carbono

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Carolina Batista
Carolina Batista
Técnica em Química pelo Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco (2011) e Bacharelada em Química Tecnológica e Industrial pela Universidade Federal de Alagoas (2018).