Moléculas polares e não polares são as duas amplas classes de moléculas. A polaridade descreve a distribuição da carga elétrica em torno de uma molécula. A carga é distribuída uniformemente em uma molécula não polar, mas desigualmente distribuída em uma molécula polar. Em outras palavras, uma molécula polar tem regiões de carga parcial.
Aqui estão exemplos de moléculas polares e não polares, um olhar sobre como a polaridade se relaciona com ligações iônicas e covalentes, e como você pode usar a polaridade para prever quais moléculas se misturarão.
Moléculas polares
Uma molécula polar tem um dipolo, onde parte da molécula tem uma carga parcialmente positiva e parte tem uma carga parcialmente negativa. Uma molécula polar tem uma forma assimétrica, par de electrões solitários, ou átomo central ligado a outros átomos com diferentes valores de electronegatividade. Normalmente, uma molécula polar contém ligações iônicas ou covalentes polares. Exemplos de moléculas polares incluem:
- Água – H2O
- Amoníaco – NH3
- Dióxido de enxofre – SO2
- Sulfureto de hidrogénio – H2S
- Monóxido de carbono – CO
- Ozono – O3
- Ácido fluorídrico – HF (e outros moléculas com um único H)
- Etanol – C2H6O (e outros álcoois com um OH numa extremidade)
- Sucrose – C12H22O11 (e outros açúcares com grupos OH)
As moléculas polares são frequentemente hidrofílicas e solúveis em solventes polares. As moléculas polares frequentemente têm pontos de fusão mais altos do que as moléculas não polares com massas molares similares. Isto é devido a forças intermoleculares entre moléculas polares, tais como a ligação por hidrogénio.
Moléculas não polares
Moléculas não polares formam quando os electrões são igualmente partilhados entre átomos numa molécula ou quando a disposição dos electrões numa molécula é simétrica de modo a que as cargas dipolares se anulam umas às outras. Exemplos de moléculas não-polares incluem:
- Any dos gases nobres: He, Ne, Ar, Kr, Xe (Embora, tecnicamente estes sejam átomos e não moléculas.)
- Any dos elementos diatómicos homonucleares: H2, N2, O2, Cl2 (Estas são moléculas verdadeiramente não-polares.)
- Dióxido de carbono – CO2
- Trifluoreto de boro – BF3
- Benzeno – C6H6
- Tetracloreto de carbono – CCl4
- Metano – CH4
- Etileno – C2H4
- Líquidos de hidrocarboneto, tais como gasolina e tolueno
- Muitas moléculas orgânicas, com exceções (como álcoois e açúcares)
As moléculas não-polares compartilham algumas propriedades comuns. Elas tendem a ser insolúveis em água à temperatura ambiente, hidrofóbicas, e capazes de dissolver outros compostos não-polares.
Moléculas não-polares com ligações polares
Polaridade depende dos valores relativos de eletronegatividade entre dois átomos formando uma ligação química. Dois átomos com os mesmos valores de eletronegatividade formam uma ligação covalente. Os electrões são partilhados uniformemente entre os átomos numa ligação covalente, pelo que a ligação é não-polar. Os átomos com valores de electronegatividade ligeiramente diferentes formam uma ligação polar covalente. Quando os valores de eletronegatividade entre átomos são muito diferentes, as ligações iônicas se formam. As ligações iónicas são altamente polares.
Muitas vezes, a polaridade das ligações é a mesma que a polaridade da molécula. No entanto, existem moléculas não polares com ligações polares e moléculas polares com ligações não polares! Por exemplo, o trifluoreto de boro é uma molécula não-polar que contém ligações polares covalentes. BF3 é uma molécula planar trigonal que distribui uniformemente a carga elétrica ao redor da molécula, mesmo que a ligação entre os átomos de boro e flúor seja polar. O ozônio é um exemplo de uma molécula polar feita de ligações covalentes não polares. As ligações químicas entre moléculas de oxigénio em O3 são puramente covalentes porque os átomos têm valores de electronegatividade idênticos. No entanto, a molécula de ozono tem uma forma dobrada (como a água) e os seus electrões não passam o mesmo tempo com os três átomos. O átomo médio tem uma carga eléctrica parcialmente positiva, enquanto os dois átomos exteriores suportam cada um uma carga parcialmente negativa.
Polaridade e Miscibilidade
É possível usar a polaridade para prever se dois compostos são miscíveis ou não (misturar-se-ão para formar uma solução). A regra geral é que “como dissolve-se como”. O que isto significa é que os solventes polares dissolvem os solutos polares, enquanto os solventes não polares dissolvem os solutos não polares. Isto explica porque álcool e água são completamente miscíveis (ambos polares) e porque óleo e água não se misturam (não polares com polares).
Um composto com uma polaridade intermediária entre uma molécula e outra pode agir como intermediário para dissolver um produto químico em um solvente quando ele é normalmente insolúvel. Por exemplo, para misturar um composto iônico ou polar em um solvente orgânico não polar, você pode primeiro dissolvê-lo em etanol. O etanol é apenas ligeiramente polar, mas muitas vezes é suficiente para dissolver o soluto. Após a molécula polar ter dissolvido, misture a solução de etanol em um solvente orgânico não polar, como xileno ou benzeno.
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