Polaridade molecular

RKA2G Agora que sabemos desenhar a estrutura de pontos e sabemos prever a fórmula das moléculas, vamos usar isso para analisar a polaridade das moléculas, usando o que chamamos de momento dipolo ou momento dipolar. Para explicar isso, nós temos aqui um próton com carga positiva e temos um elétron com uma carga negativa. Eles estão separados por uma distância que vamos chamar de "d". E, como nós sabemos, o próton e o elétron têm uma mesma intensidade de carga Q que é igual a 1,6 vezes 10⁻¹⁹. Então, é óbvio que, aqui, o próton tem uma carga Q positiva e o elétron tem uma carga Q negativa. Se nós quisermos calcular o momento dipolar, que representamos pela letra grega mi (μ), isso vai ser igual à intensidade da carga vezes a distância que nós colocamos aqui. Eu não quero entrar em matemática, mas nós temos uma unidade de medida aqui que é o que nós chamamos de debyes. Eu vou colocar isso como um D maiúsculo. Nós estamos mais preocupados em analisar o momento dipolar em termos de estrutura molecular. Vamos olhar para esta estrutura de pontos aqui do HCl. Eu percebo que, nesta ligação covalente, nós temos dois elétrons (um aqui e também um aqui). Como sabemos, o cloro é mais eletronegativo do que o hidrogênio, então, os dois elétrons que eu pintei vão se mover para esta direção aqui. Ou seja, esta seta aqui está apontando a direção do movimento. O que eu quero dizer é que estes elétrons estão se movendo para mais próximo deste cloro. Com isso, o cloro está ficando com maior densidade e podemos representar essa carga. Com esses elétrons que ele está ganhando, ele está ficando parcialmente negativo e eu posso representar pela parcial. E com isso, o hidrogênio vai ganhando uma carga parcial positiva. Eu posso representar desta maneira. Uma parcial positiva. E essa diferença cria a nossa polarização. E aí, esta parte da direita da molécula tem um aumento de densidade de elétrons, ficando com uma parcial negativa. E a parte esquerda da molécula, que eu vou colocar em outra cor, esta parte da esquerda aqui, tem uma perda de densidade de elétrons. Com isso, ela fica com uma parcial positiva. Ou seja, o sinal negativo vem daqui e o sinal positivo vem desta parte aqui. Olhando para a seta, nós temos um pequeno sinal de mais aqui. É este pequeno sinal que dá a distribuição da carga da molécula. Com isso, você tem dois pólos: um pólo positivo e um pólo negativo. E, se você pensar nesses dois pólos como tendo um centro de massa e uma distância entre eles, você pode calcular o momento dipolar para a molécula. Se você calcular o momento dipolar para a molécula de HCl, você vai ter um momento dipolar igual a 1,11. Ou seja, 1,11 debyes. E, com isso, nós temos uma molécula polarizada. Então, podemos dizer que a molécula de HCl é relativamente polar. Camos fazer outro exemplo aqui. Vamos fazer do dióxido de carbono. Eu sei que essa molécula tem uma forma linear. E, se eu analisar os elétrons desta ligação, ou seja, desta ligação dupla, aqui eu tenho uma ligação e aqui embaixo eu também tenho uma ligação. E, se você pensa em termos de eletronegatividade, você sabe que o oxigênio é mais eletronegativo do que o carbono. Então, se você colocar a setinha, vai ter os elétrons caminhando nesta direção. E, quando você pensa também nesta ligação dupla, você tem uma ligação aqui e outra ligação. E, como eu sei, o oxigênio, aqui da esquerda, é mais eletronegativo do que o carbono. Então, a setinha vai apontar, ou seja, a direção que os elétrons vão caminhar vai ser para a esquerda. Quando eu estou chamando de "seta", eu quero dizer "vetor". Quando você pensa no momento dipolar, você tem estes dois vetores, que têm a mesma intensidade. Mas eles têm sentidos diferentes, ou seja, sentidos opostos. E não é estranho de se pensar que o momento dipolar vai ser igual a zero. Eu posso dizer que o momento dipolar, neste caso, vai ser igual a zero. Uma boa maneira de pensar nisso é você pensar em um cabo de guerra. Por exemplo: aqui do lado direito, você tem alguma coisa ou alguém muito forte puxando e, do lado esquerdo, você tem também, com a mesma intensidade, alguém puxando. Com isso, nós temos forças de intensidades iguais, mas os sentidos são opostos, ou seja, elas vão se cancelar e por isso nós temos o momento dipolar igual a zero. Esta molécula aqui, de dióxido, é considerada não polar. E agora, vamos observar esta molécula de água. Nós temos as ligações simples, com os elétrons aqui. Como sabemos, o oxigênio é mais eletronegativo do que o hidrogênio. Então, os elétrons vão caminhar na direção do oxigênio. E estes elétrons aqui também vão caminhar para o oxigênio. E nós vamos ter uma densidade indo nesta direção aqui e também nesta aqui. Mesmo que você conheça a geometria da água, é muito difícil representar aqui nesta superfície bidimensional. O momento dipolar da água vai ter esta direção. E eu posso dizer que o momento dipolar da água... O momento dipolar da água vai ser igual a 1,85 debyes. Por isso, podemos dizer que a água é uma molécula polar. Vamos ver mais dois exemplos aqui. Se você observar aqui na esquerda, nós temos o tetracloreto de carbono. E, se você pensa na geometria tetraédrica e também nas ligações deste carbono, aqui uma ligação e outra ligação aqui também, com o cloro no mesmo plano. Você tem também aqui uma cuia, que está saindo. E, por fim, você tem uma outra ligação aqui, que está saindo do plano. É um pouco difícil visualizar essa geometria tridimensional, mas você pode usar um conjunto de Molymod. Com isso, você vai poder ver em todas as direções e enxergar esse arranjo tetraédrico em torno do átomo central. Bem, analisando o momento dipolar, nós temos dois elétrons: um elétron aqui e outro aqui. Se você observar, o cloro é mais eletronegativo do que o carbono. Então, os elétrons vão fazer um movimento que eu vou colocar em verde. Eles vão fazer este movimento aqui. E a mesma coisa acontece com os outros cloros. Então, eu tenho um movimento de elétrons nesta direção. Aqui, também, eu tenho um movimento nesta direção. E, por fim, aqui eu também tenho um movimento nesta direção. Isso porque o cloro é mais eletronegativo do que o carbono. E aí, nós temos quatro dipolos, mas esses quatro dipolos se cancelam no espaço. Mas, como eu falei, isso é difícil de ver em uma estrutura bidimensional, como você está vendo. Então, como se cancelam, nós temos um momento dipolar... Momento dipolar igual a zero. E aí, esperamos que a molécula de tetracloreto de carbono seja apolar. Agora, na molécula da direita, nós temos o hidrogênio, que eu substituí pelo cloro. Ou seja, nós temos um clorofórmio. Vamos analisar o momento dipolar. Vamos olhar esta ligação aqui e vamos analisar os elétrons. Se você perceber, este hidrogênio é mais eletronegativo do que o carbono central. Então, o movimento dos elétrons vai ser nesta direção aqui. E, se eu analiso os cloros, eu vou ter o movimento dos elétrons nesta direção. Aqui, também. E aqui, também. Isso porque o cloro é mais eletronegativo do que o carbono. E com isso, os elétrons que estão aqui na ligação tendem a se mover para o cloro. Neste caso, os dipolos das ligações se combinam para te dar um dipolo localizado. Ou seja, no sentido descendente para a molécula, neste sentido aqui, no sentido para baixo. Isso por causa deste hidrogênio aqui, que acaba dando uma equilibrada. Então, o momento dipolar para o clorofórmio vai ser igual a 1,01. O clorofórmio é mais polar que o tetracloreto de carbono. E, portanto, o clorofórmio é uma molécula polar.