Polaridade de ligação e momento dipolar explicados, com verificador grátis

Polaridade de ligação e eletronegatividade

A eletronegatividade (χ) é a atração que um átomo exerce sobre os elétrons de uma ligação. Na escala de Pauling, o flúor é o maior, com 3,98, seguido de oxigênio 3,44, cloro 3,16 e nitrogênio 3,04. O carbono tem 2,55 e o hidrogênio 2,20.

Em uma ligação entre dois átomos diferentes, os elétrons passam mais tempo perto do átomo mais eletronegativo. Ele ganha uma carga parcial negativa (δ−), e o outro átomo uma carga parcial positiva (δ+). Essa separação de cargas é um dipolo de ligação.

A porcentagem de caráter iônico pode ser estimada pela fórmula de Pauling: % iônico = (1 − e^(−ΔEN²/4)) × 100. Um ΔEN de 1,7 dá cerca de 51% iônico, e é daí que vem o limite de 1,7.

Quando uma molécula é polar?

Dipolos de ligação são vetores. Some-os usando a geometria 3D da molécula:

1. Desenhe a estrutura de Lewis e encontre a geometria pela VSEPR.
2. Desenhe uma seta de dipolo em cada ligação polar, apontando para o átomo δ−.
3. Some as setas. Se elas se anularem, a molécula é apolar. Se não, é polar.

Um teste simples: uma molécula é apolar quando o átomo central não tem pares isolados e todos os átomos ligantes são idênticos (CO₂, BF₃, CCl₄, PCl₅, SF₆). Duas geometrias com pares isolados ainda são simétricas e apolares: linear AX₂E₃ (XeF₂) e quadrada plana AX₄E₂ (XeF₄). Pares isolados em outras geometrias (NH₃, H₂O, SF₄, ClF₃) ou átomos ligantes diferentes (CHCl₃, CH₂Cl₂) geram um dipolo resultante.

Como usar o verificador de polaridade de ligação e dipolo

1. Abra o verificador de polaridade de ligação e dipolo.
2. Em Ligação: dois elementos, escolha o Elemento A e o Elemento B, ou clique em um exemplo como H–Cl, C–O ou Na–Cl. O resultado mostra o ΔEN, o tipo de ligação em uma escala de cores, qual átomo é δ− e a % de caráter iônico com o cálculo. Trocar A e B inverte o par.
3. Mude para Molécula: polar ou apolar?. Digite uma fórmula como XeF4 ou uma string SMILES como Cl/C=C\Cl e clique em Verificar polaridade, ou clique em um exemplo.
4. Leia a geometria molecular, a geometria eletrônica, o ângulo de ligação, a soma vetorial dos dipolos das ligações e, quando conhecido, o momento dipolar medido em debye.
5. O desenho mostra δ+ e δ− em cada átomo, uma seta roxa em cada ligação polar e uma seta verde-azulada do dipolo resultante quando a molécula é polar. Ligações tracejadas apontam para trás.
6. A lista de Raciocínio explica cada etapa, para você copiar a lógica em uma resposta.

Exemplos resolvidos

1. Ligação H–Cl

ΔEN = 3,16 − 2,20 = 0,96, então a ligação é covalente polar, com Cl δ− e H δ+. % iônico = (1 − e^(−0,2304)) × 100 = 20,6%. O HCl tem momento dipolar de 1,11 D.

2. Água, H₂O

O O tem 2 átomos ligados e 2 pares isolados: AX₂E₂, angular, 104,5°. Cada ligação O–H tem ΔEN = 1,24, com O δ−. Os dois dipolos apontam parcialmente no mesmo sentido, então se somam. A água é polar, 1,85 D.

3. CCl₄ e CHCl₃

Ambos são tetraédricos. No CCl₄, os quatro dipolos C–Cl (ΔEN 0,61) se anulam: apolar, 0 D. No CHCl₃, um Cl é trocado por H, então os dipolos deixam de se anular: polar, 1,04 D.

4. SF₄ e XeF₄

O SF₄ é AX₄E, em forma de gangorra: os dipolos S–F não se anulam, então é polar (0,63 D). O XeF₄ é AX₄E₂, quadrado plano com os dois pares isolados opostos: os dipolos Xe–F se anulam, então é apolar.

5. cis- e trans-1,2-dicloroeteno

Ambos são planos. No isômero cis, os dois dipolos C–Cl apontam para o mesmo lado: polar, 1,90 D. No isômero trans, apontam em sentidos opostos e se anulam: apolar, 0 D. Essa diferença explica por que o isômero cis ferve a uma temperatura mais alta (60 °C) que o trans (48 °C).

Tabela-resumo

Erros comuns

• Supor que ligações polares sempre dão uma molécula polar. A simetria pode anulá-las.
• Julgar a geometria por um desenho plano. O CH₂Cl₂ desenhado como uma cruz plana parece simétrico, mas é tetraédrico e polar.
• Esquecer os pares isolados do átomo central, que mudam a geometria.
• Apontar a seta do dipolo para o átomo δ+.
• Tratar 0,4 e 1,7 como fronteiras rígidas. O caráter da ligação muda gradualmente com o ΔEN.
• Chamar de iônico todo composto com ΔEN acima de 1,7. O H–F é uma molécula covalente; ligações entre dois não metais continuam covalentes.

Dicas para provas e vestibulares

• Sempre diga primeiro a geometria e depois se os dipolos se anulam.
• Os vestibulares costumam pedir a ordem dos momentos dipolares, por exemplo NH₃ (1,47 D) > NF₃ (0,24 D): no NH₃, o par isolado e os dipolos das ligações apontam no mesmo sentido; no NF₃, eles se opõem.
• Questões de forças intermoleculares ligam polaridade a essas forças: moléculas polares têm forças dipolo–dipolo e, em geral, pontos de ebulição mais altos.
• Respostas discursivas sobre isômeros cis/trans devem mencionar que o isômero trans é apolar porque os dipolos C–Cl se anulam.
• Informe o ΔEN com duas casas decimais, usando os valores de Pauling da tabela fornecida na prova.

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