Moléculas apolares: características, identificação e exemplos

As moléculas apoiares são os que têm na estrutura de uma distribuição simétrica dos seus electrões. Isso é possível se a diferença na eletronegatividade de seus átomos for pequena ou se os átomos ou grupos eletronegativos cancelarem vetormente seus efeitos na molécula.

Nem sempre a “apolaridade” é absoluta. Por esse motivo, moléculas de baixa polaridade são às vezes consideradas apolares; isto é, possui um momento dipolar µ próximo a 0. Aqui você entra no campo relativo: quão baixo deve ser µ para que uma molécula ou composto seja considerado apolar?

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Molécula apolar de BF3. Fonte: Benjah-bmm27 via Commons Wikimedia.

Para melhor resolver o problema, temos a molécula de trifluoreto de boro, BF 3 (imagem superior).

O átomo de flúor é muito mais eletronegativo que o boro e, portanto, as ligações BF são polares. No entanto, a molécula de BF 3 é simétrica (plano trigonal) e implica o cancelamento do vetor dos três momentos de BF.

Assim, também são geradas moléculas apolares, mesmo com a existência de ligações polares. A polaridade gerada pode ser equilibrada pela existência de outro elo polar, da mesma magnitude que o anterior, mas orientado na direção oposta; como é o caso em BF 3 .

Características de uma molécula apolar

Simetria

Para que os efeitos das ligações polares se anulem, a molécula deve ter uma certa estrutura geométrica; Por exemplo, linear, o mais fácil de entender à primeira vista.

É o caso do dióxido de carbono (CO 2 ), que possui duas ligações polares (O = C = O). Isso se deve ao fato de que os dois momentos dipolo dos elos C = O são cancelados quando orientados para um lado e o segundo para o outro, em um ângulo de 180 °.

Portanto, uma das primeiras características a serem levadas em consideração ao avaliar a “apolaridade” de uma molécula no voo de um pássaro é observar o quão simétrico é.

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Suponha que, em vez de CO 2, você tenha a molécula COS (O = C = S), chamada sulfeto de carbonila.

Agora não é mais uma molécula apolar, uma vez que a eletronegatividade do enxofre é menor que a do oxigênio; e, portanto, o momento dipolar C = S é diferente daquele de C = O. Como resultado, a COS é uma molécula polar (quão polar é a farinha de outro saco).

A imagem abaixo resume graficamente tudo o que acabamos de descrever:

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Momentos dipolares das moléculas de CO2 e COS. Fonte: Gabriel Bolívar

Observe que o momento dipolar da ligação C = S é menor que o da ligação C = O na molécula COS.

Eletronegatividade

A eletronegatividade na escala de Pauling tem valores entre 0,65 (para os franceses) e 4,0 (para o flúor). Em geral, os halogênios têm alta eletronegatividade.

Quando a diferença na eletronegatividade dos elementos que formam uma ligação covalente é menor ou igual a 0,4, diz-se que é apolar ou não polar. No entanto, as únicas moléculas verdadeiramente apolares são aquelas formadas por ligações entre átomos idênticos (como hidrogênio, HH).

Forças intermoleculares

Para que uma substância se dissolva na água, ela deve interagir eletrostaticamente com as moléculas; interações que moléculas apolares não podem fazer.

Nas moléculas apolares, suas cargas elétricas não são confinadas em uma extremidade da molécula, mas distribuídas simetricamente (ou homogeneamente). Portanto, é incapaz de interagir usando forças dipolo-dipolo .

Por outro lado, moléculas apolares interagem entre si através das forças de dispersão de Londres ; estes são dipolos instantâneos que polarizam a nuvem eletrônica dos átomos das moléculas vizinhas. Aqui a massa molecular é um fator predominante nas propriedades físicas dessas moléculas.

Como identificá-los?

-Talvez um dos melhores métodos para identificar uma molécula não polar seja sua solubilidade em diferentes solventes polares, sendo geralmente pouco solúvel neles.

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-Em geral, as moléculas apolares são de natureza gasosa. Eles também podem ser líquidos imiscíveis em água.

-Os sólidos apolares são caracterizados por serem macios.

-As forças de dispersão que as mantêm unidas são geralmente fracas. Por esse motivo, seus pontos de fusão ou ebulição tendem a ser inferiores aos de compostos de natureza polar.

-As moléculas apolares, especialmente na forma líquida, são maus condutores de eletricidade, pois não possuem carga elétrica líquida.

Exemplos

Gases nobres

Embora não sejam moléculas, gases nobres são considerados apolares. Se for assumido que por um curto período de tempo dois de seus átomos interagem, He-He, essa interação pode ser considerada (a meio caminho) como uma molécula; molécula que seria apolar por natureza.

Moléculas diatômicas

diatómicas moléculas, tais como H 2 , Br 2 , o I 2 , Cl 2 , O 2 , e F 2 , são não polares. Estes têm a fórmula geral A, 2 , AA.

Hidrocarbonetos

E se A fosse um grupo de átomos? Seria antes de outros compostos não polares; por exemplo, etano, CH 3 -CH 3 , cujo esqueleto de carbono é linear, DC.

Metano, CH 4 , e o etano, C 2 H 6 , são moléculas não polares. O carbono tem uma eletronegatividade de 2,55; enquanto a eletronegatividade do hidrogênio é 2,2. Portanto, existe um vetor dipolo de baixa intensidade, orientado do hidrogênio ao carbono.

Mas, devido à simetria geométrica das moléculas de metano e etano, a soma dos vetores dipolares ou momentos dipolares em suas moléculas é zero, portanto, não há carga líquida nas moléculas.

Em geral, o mesmo se aplica a todos os hidrocarbonetos e, mesmo quando há insaturações (ligações duplas e triplas), são considerados compostos apolares ou polares baixos. Além disso, hidrocarbonetos cíclicos são moléculas apolares, como ciclo-hexano ou ciclobutano.

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Outros

As moléculas de dióxido de carbono (CO 2 ) e dissulfeto de carbono (CS 2 ) são moléculas apolares, ambas com uma geometria linear.

No dissulfeto de carbono, a eletronegatividade do carbono é 2,55, enquanto a eletronegatividade do enxofre é 2,58; Portanto, ambos os elementos têm praticamente a mesma eletronegatividade. Não há geração de um vetor dipolo e, portanto, a carga líquida é zero.

Além disso, existem as seguintes moléculas de CCl 4 e AlBr 3 , ambas não polares:

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Moléculas de CCl4 e AlBr3. Fonte: Gabriel Bolívar

No tribrometo de alumínio, AlBr 3 é o mesmo que com BF 3 , no início do artigo. Como para o tetracloreto de carbono, CCl 4 , a geometria tetraédrica é simétrica, uma vez que todas as ligações são iguais CCl.

Da mesma forma, moléculas com a fórmula geral CX 4 (CF 4 , CI 4 e CBr 4 ) também são não polares.

E, finalmente, uma molécula apolar pode até ter geometria octaédrica, como é o caso do hexafluoreto de enxofre, SF 6 . De fato, ele pode ter qualquer geometria ou estrutura, desde que simétrica e sua distribuição eletrônica homogênea.

Referências

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