Moléculas apolares: características, identificação e exemplos - Ciência - 2023

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As moléculas apolares são aqueles que apresentam em sua estrutura uma distribuição simétrica de seus elétrons. Isso é possível se a diferença de eletronegatividade de seus átomos for pequena ou se os átomos ou grupos eletronegativos cancelarem vetorialmente seus efeitos na molécula.

Nem sempre a "apolaridade" é absoluta. Por esse motivo, as moléculas com baixa polaridade às vezes são consideradas apolares; isto é, tem um momento dipolar µ próximo de 0. Aqui entramos no reino do relativo: quão baixo deve ser µ para que uma molécula ou composto seja considerado apolar?

Para melhor resolver o problema, existe a molécula de trifluoreto de boro, BF₃ (imagem superior).

O átomo de flúor é muito mais eletronegativo do que o átomo de boro e, portanto, as ligações B-F são polares. No entanto, a molécula BF₃é simétrico (plano trigonal) e carrega o cancelamento vetorial dos três momentos B-F.

Assim, moléculas apolares também são geradas, mesmo com a existência de ligações polares. A polaridade gerada pode ser balanceada pela existência de outro elo polar, da mesma magnitude do anterior, mas orientado na direção oposta; como acontece no BF₃.

Características de uma molécula apolar

Simetria

Para que os efeitos das ligações polares se cancelem, 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 (CO₂), que tem duas ligações polares (O = C = O). Isso se deve ao fato de que os dois momentos dipolares das ligações C = O se cancelam quando uma é orientada para um lado e a segunda para o outro, em um ângulo de 180 °.

Portanto, uma das primeiras características a levar em conta ao avaliar a "apolaridade" de uma molécula a partir de uma visão aérea é observar o quão simétrica ela é.

Suponha que em vez de CO₂ você tem a molécula COS (O = C = S), chamada sulfeto de carbonila.

Agora não é mais uma molécula apolar, já 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, COS é uma molécula polar (o quão polar é outra questão).

A imagem abaixo resume graficamente tudo o que acabou de ser descrito:

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

Eletro-negatividade

A eletronegatividade na escala de Pauling tem valores entre 0,65 (para frâncio) e 4,0 (para 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, é dito que é apolar ou apolar. No entanto, as únicas moléculas que são verdadeiramente apolares são aquelas formadas por ligações entre átomos idênticos (como hidrogênio, H-H).

Forças intermoleculares

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

Em moléculas apolares, suas cargas elétricas não estão confinadas a uma extremidade da molécula, mas são simetricamente (ou homogeneamente) distribuídas. Portanto, ele é incapaz de interagir por meio de forças dipolo-dipolo.

Em vez disso, as moléculas apolares interagem umas com as outras por meio das forças de dispersão de Londres; São dipolos instantâneos que polarizam a nuvem eletrônica de átomos de 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 apolar seja a sua solubilidade em diferentes solventes polares, sendo geralmente pouco solúvel neles.

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

-Os sólidos apolares são caracterizados por serem macios.

-As forças de dispersão que os mantêm unidos são geralmente fracas. Por causa disso, seus pontos de fusão ou ebulição tendem a ser mais baixos do que os de compostos de natureza polar.

-Moléculas polares, especialmente na forma líquida, são maus condutores de eletricidade, uma vez que não possuem uma carga elétrica líquida.

Exemplos

gases nobres

Embora não sejam moléculas, os gases nobres são considerados apolares. Se for assumido que por curtos períodos de tempo dois de seus átomos, He-He, interagem, essa interação poderia ser considerada (metade) como uma molécula; molécula que seria apolar por natureza.

Moléculas diatômicas

Moléculas diatômicas, como H₂, o BR₂, o eu₂, o Cl₂, o O₂, e o F₂, são apolares. Estes têm a fórmula geral A₂, A-A.

Hidrocarbonetos

E se A fosse um grupo de átomos? Seria antes de outros compostos apolares; por exemplo, etano, CH₃-CH₃, cujo esqueleto de carbono é linear, C-C.

Metano, CH₄, e etano, C₂H₆, são moléculas apolares. O carbono tem eletronegatividade de 2,55; enquanto a eletronegatividade do hidrogênio é 2,2. Portanto, existe um vetor dipolo de baixa intensidade, orientado do hidrogênio para o carbono.

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

Em geral, o mesmo acontece com todos os hidrocarbonetos, e mesmo quando neles há insaturações (ligações duplas e triplas), são considerados compostos apolares ou de baixa polaridade. Além disso, os hidrocarbonetos cíclicos são moléculas apolares, como o ciclohexano ou o ciclobutano.

Outras

Moléculas de dióxido de carbono (CO₂) e dissulfeto de carbono (CS₂) são moléculas apolares, ambas com geometria linear.

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

Da mesma forma, temos as seguintes moléculas CCl₄ e AlBr₃, ambos apolares:

Em tribrometo de alumínio, AlBr₃ a mesma coisa acontece com o BF₃, no início do artigo. Enquanto isso, para tetracloreto de carbono, CCl₄, a geometria é tetraédrica e simétrica, uma vez que todas as ligações C-Cl são iguais.

Da mesma forma, as moléculas com a fórmula geral CX₄ (CF₄, CI₄ e CBr₄), eles também são apolares.

E, finalmente, uma molécula apolar pode até ter geometria octaédrica, como é o caso do hexafluoreto de enxofre, SF₆. Na verdade, pode ter qualquer geometria ou estrutura, desde que seja simétrico e sua distribuição eletrônica seja homogênea.

Referências

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