Apolaridade Em Moléculas Com Ligações Covalentes Polares

No vasto universo da química, a polaridade molecular emerge como um conceito fundamental para compreendermos as interações intermoleculares e as propriedades físicas e químicas das substâncias. Em particular, a coexistência de ligações covalentes polares em uma molécula apolar pode parecer paradoxal à primeira vista, mas revela a intrincada natureza da geometria molecular e da distribuição eletrônica. Neste artigo, embarcaremos em uma jornada para desvendar esse fascinante tema, explorando os princípios da polaridade de ligações e moléculas, analisando exemplos concretos e, finalmente, elucidando a resposta para a questão proposta: qual alternativa apresenta a fórmula molecular de uma substância apolar com ligações covalentes polares?

Polaridade de Ligações e Moléculas: Uma Base Essencial

Para compreendermos a apolaridade em moléculas com ligações covalentes polares, é crucial estabelecermos uma base sólida nos conceitos de polaridade de ligações e polaridade molecular. A polaridade de uma ligação covalente surge da diferença de eletronegatividade entre os átomos que a compartilham. A eletronegatividade, por sua vez, é a capacidade de um átomo atrair elétrons para si em uma ligação química. Quando dois átomos com eletronegatividades diferentes se ligam, o átomo mais eletronegativo atrai os elétrons com mais força, resultando em uma distribuição desigual da densidade eletrônica. Essa desigualdade cria um dipolo elétrico, com uma extremidade da ligação ligeiramente negativa (δ-) e a outra ligeiramente positiva (δ+).

No entanto, a polaridade das ligações individuais não determina automaticamente a polaridade da molécula como um todo. A polaridade molecular depende tanto da polaridade das ligações quanto da geometria da molécula. Uma molécula é considerada polar se o momento de dipolo resultante, que é a soma vetorial dos momentos de dipolo de todas as ligações, for diferente de zero. Em outras palavras, os dipolos de ligação devem se somar de forma a criar um dipolo molecular global. Por outro lado, uma molécula é apolar se o momento de dipolo resultante for zero, o que pode ocorrer se os dipolos de ligação se cancelarem devido à geometria molecular.

A Complexidade da Apolaridade com Ligações Polares

A intrigante situação de uma molécula apolar com ligações covalentes polares surge quando a geometria molecular permite que os dipolos de ligação se cancelem. Isso geralmente acontece em moléculas com geometrias simétricas, como a geometria linear, trigonal plana, tetraédrica, bipiramidal trigonal e octaédrica. Nesses casos, os dipolos de ligação apontam em direções opostas e se anulam, resultando em um momento de dipolo molecular nulo e, portanto, em uma molécula apolar.

Um exemplo clássico é o dióxido de carbono (CO2), uma molécula linear com duas ligações C=O polares. O átomo de oxigênio é mais eletronegativo que o átomo de carbono, criando dipolos de ligação que apontam do carbono para cada oxigênio. No entanto, devido à geometria linear da molécula, esses dois dipolos são iguais em magnitude e opostos em direção, cancelando-se mutuamente e resultando em um momento de dipolo molecular zero. Assim, o CO2 é uma molécula apolar, apesar de possuir ligações covalentes polares.

Análise das Alternativas Propostas

Agora que estabelecemos os princípios teóricos, podemos analisar as alternativas propostas na questão e identificar a substância apolar com ligações covalentes polares:

• a) H2O (água): A molécula de água possui geometria angular e duas ligações O-H polares. O oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio, criando dipolos de ligação que apontam do hidrogênio para o oxigênio. Devido à geometria angular, esses dipolos não se cancelam, resultando em um momento de dipolo molecular significativo e tornando a água uma molécula polar.

• b) NH3 (amônia): A amônia possui geometria piramidal trigonal e três ligações N-H polares. O nitrogênio é mais eletronegativo que o hidrogênio, criando dipolos de ligação que apontam do hidrogênio para o nitrogênio. A geometria piramidal trigonal impede o cancelamento completo dos dipolos, resultando em um momento de dipolo molecular e tornando a amônia uma molécula polar.

• c) Cl2 (cloro): O cloro é uma molécula diatômica formada por dois átomos de cloro ligados covalentemente. Como os átomos são idênticos, não há diferença de eletronegatividade e, portanto, a ligação Cl-Cl é apolar. Consequentemente, a molécula de Cl2 é apolar.

• d) HCl (cloreto de hidrogênio): O cloreto de hidrogênio é uma molécula diatômica com uma ligação H-Cl polar. O cloro é mais eletronegativo que o hidrogênio, criando um dipolo de ligação que aponta do hidrogênio para o cloro. Como a molécula é diatômica, o dipolo de ligação resulta em um momento de dipolo molecular, tornando o HCl uma molécula polar.

• e) CO2 (dióxido de carbono): Como discutido anteriormente, o dióxido de carbono é uma molécula linear com duas ligações C=O polares. Os dipolos de ligação se cancelam devido à geometria molecular, resultando em um momento de dipolo molecular zero e tornando o CO2 uma molécula apolar.

Conclusão: A Resposta Correta

Após analisarmos cada alternativa à luz dos princípios da polaridade de ligações e moléculas, podemos concluir que a alternativa correta é a e) CO2 (dióxido de carbono). O CO2 é uma molécula apolar que possui ligações covalentes polares. Essa aparente contradição é explicada pela geometria linear da molécula, que permite o cancelamento dos dipolos de ligação.

Este exemplo ilustra a importância de considerarmos tanto a polaridade das ligações quanto a geometria molecular ao determinarmos a polaridade de uma molécula. A apolaridade em moléculas com ligações polares é um fenômeno fascinante que demonstra a complexidade e a beleza da química molecular.