A polaridade é uma propriedade caracterizada pela presença de distribuição heterogénea marcado da densidade de electrões numa molécula. Em sua estrutura, portanto, existem regiões com carga negativa (δ-) e outras regiões com carga positiva (δ +), gerando um momento dipolar.
O momento dipolar (µ) da ligação é uma forma de expressão da polaridade de uma molécula. Geralmente é representado como um vetor cuja origem está na carga (+) e seu final está localizado na carga (-), embora alguns produtos químicos o representem inversamente.
A imagem acima mostra o mapa do potencial eletrostático da água, H 2 O. A região avermelhada (átomo de oxigênio) corresponde àquela com a maior densidade eletrônica, e também pode ser visto que se destaca nas regiões azuis (átomos de hidrogênio) )
Uma vez que a distribuição da referida densidade de elétrons é heterogênea, diz-se que existe um pólo positivo e um pólo negativo. É por isso que se fala em “polaridade” química e momento dipolar.
Momento dipolo
O momento dipolar µ é definido pela seguinte equação:
µ = δ · d
Onde δ é a carga elétrica de cada polo, positivo (+ δ) ou negativo (–δ) ed é a distância entre eles.
O momento dipolar é geralmente expresso em débito, representado pelo símbolo D. Um coulomb · metro é igual a 2.998 · 10 29 D.
O valor do momento dipolar da ligação entre dois átomos diferentes está em relação à diferença de eletronegatividade dos átomos que formam a ligação.
Para uma molécula ser polar, não basta ter ligações polares em sua estrutura, mas também deve ter uma geometria assimétrica; de tal maneira, que impede que os momentos dipolo se anulem vetormente.
Assimetria na molécula de água
A molécula de água tem duas ligações OH. A geometria da molécula é angular, ou seja, na forma de um “V”; portanto, os momentos dipolares das ligações não se anulam, mas a soma deles é produzida apontando para o átomo de oxigênio.
O mapa de potencial eletrostático para H 2 O reflete isso.
Se a molécula angular HOH for observada, a seguinte pergunta pode surgir: ela é realmente assimétrica? Se for traçado um eixo imaginário que atravesse o átomo de oxigênio, a molécula será dividida em duas metades iguais: HO | OH.
Mas não é assim se o eixo imaginário for horizontal. Quando esse eixo agora divide a molécula de volta em duas metades, o átomo de oxigênio estará, por um lado, e os dois átomos de hidrogênio, por outro.
É por isso que a aparente simetria do H 2 O deixa de existir e, portanto, é considerada uma molécula assimétrica.
Moléculas polares
As moléculas polares devem atender a várias características, como:
-Distribuição de cargas elétricas na estrutura molecular é assimétrica.
-Eles geralmente são solúveis em água. Isso ocorre porque as moléculas polares podem interagir por forças dipolo-dipolo , onde a água é caracterizada por ter um grande momento dipolar.
Além disso, sua constante dielétrica é muito alta (78,5), o que permite manter as cargas elétricas separadas, aumentando sua solubilidade.
-Em geral, as moléculas polares têm altos pontos de ebulição e fusão.
Essas forças são constituídas pela interação dipolo-dipolo, pelas forças dispersivas de Londres e pela formação de pontes de hidrogênio.
-Por causa de sua carga elétrica, as moléculas polares podem conduzir eletricidade.
Exemplos
SO 2
Dióxido de enxofre (SO 2 ). O oxigênio tem uma eletronegatividade de 3,44, enquanto a eletronegatividade do enxofre é de 2,58. Portanto, o oxigênio é mais eletronegativo que o enxofre. Existem dois links S = O, com O tendo uma carga δ- e S tendo uma carga δ +.
Sendo uma molécula angular com S no vértice, os dois momentos dipolares são orientados na mesma direção; e, portanto, eles se somam, tornando a molécula de SO 2 polar.
CHCl 3
Clorofórmio (HCCI 3 ). Há um link CH e três links C-Cl.
A eletronegatividade de C é 2,55 e a eletronegatividade de H é 2,2. Assim, o carbono é mais eletronegativo que o hidrogênio; e, portanto, o momento dipolar será orientado de H (δ +) a C (δ-): C δ- -H δ + .
No caso de ligações C-Cl, C tem uma eletronegatividade de 2,55, enquanto Cl tem uma eletronegatividade de 3,16. O vetor dipolo ou momento dipolar é orientado de C para Cl nas três ligações C δ + -Cl δ- .
Como existe uma região pobre de elétrons, ao redor do átomo de hidrogênio, e uma região rica em elétrons composta pelos três átomos de cloro, o CHCl 3 é considerado uma molécula polar.
Hf
O fluoreto de hidrogênio tem uma ligação HF única. A eletronegatividade de H é 2,22 e a eletronegatividade de F é 3,98. Portanto, o flúor termina com a mais alta densidade de elétrons, e a ligação entre os dois átomos é melhor descrita como: H δ + -F δ- .
NH 3
A amônia (NH 3 ) possui três ligações NH. A eletronegatividade de N é 3,06 e a eletronegatividade de H é 2,22. Nos três elos, a densidade eletrônica é orientada ao nitrogênio, sendo ainda maior devido à presença de um par de elétrons livres.
A molécula de NH 3 é tetraédrica, com o átomo de N ocupando o vértice. Os três momentos dipolo, correspondentes aos links do NH, são orientados na mesma direção. Neles, δ- está localizado em N e δ + em H. Assim, os elos são: N δ- -H δ + .
Esses momentos dipolares, a assimetria da molécula e o par livre de elétrons no nitrogênio fazem da amônia uma molécula altamente polar.
Macromoléculas com heteroátomos
Quando as moléculas são muito grandes, não é mais preciso classificá-las como apolares ou polares em si mesmas. Isso ocorre porque pode haver partes de sua estrutura com características apolares (hidrofóbicas) e polares (hidrofílicas).
Este tipo de composto é conhecido como anfifílico ou anfipático. Como a parte apolar pode ser considerada pobre em elétrons em relação à parte polar, existe uma polaridade presente na estrutura e os compostos anfifílicos são considerados compostos polares.
Geralmente, pode-se esperar que uma macromolécula com heteroátomos tenha momentos dipolares e, com ela, polaridade química.
Heteroátomos significa aqueles que são diferentes daqueles que compõem o esqueleto da estrutura. Por exemplo, o esqueleto de carbono é biologicamente o mais importante de todos, e o átomo com o qual o carbono se liga (além do hidrogênio) é chamado de heteroátomo.
Referências
- Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Química (8a ed.). Aprendizagem CENGAGE.
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- Murmson, Serm. (14 de março de 2018). Como explicar a polaridade. Sciencing Recuperado de: sciencing.com
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- Wikipedia (2019). Polaridade química Recuperado de: en.wikipedia.org
- Quimitube (2012). Ligação covalente: polaridade da ligação e polaridade molecular. Recuperado de: quimitube.com