Polaridade (química): moléculas polares e exemplos

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.

Polaridade (química): moléculas polares e exemplos 1

Mapa do potencial eletrostático da molécula de água. Fonte: Benjah-bmm27 via Wikipedia.

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.

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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 +.

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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.

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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

  1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Química (8a ed.). Aprendizagem CENGAGE.
  2. Krishnan. (2007). Compostos polares e não polares. St. Louis Community College. Recuperado de: users.stlcc.edu
  3. Murmson, Serm. (14 de março de 2018). Como explicar a polaridade. Sciencing Recuperado de: sciencing.com
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (5 de dezembro de 2018). Definição e exemplos de ligações polares (ligação covalente polar). Recuperado de: thoughtco.com
  5. Wikipedia (2019). Polaridade química Recuperado de: en.wikipedia.org
  6. Quimitube (2012). Ligação covalente: polaridade da ligação e polaridade molecular. Recuperado de: quimitube.com

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