Vetor momento dipolar resultante em moléculas

O vetor momento dipolar resultante é uma grandeza física utilizada para determinar a polaridade de uma substância e é resultado da somatória dos vetores momento dipolar existentes na fórmula estrutural das moléculas.

Entre os átomos de elementos químicos diferentes, existe sempre uma diferença de eletronegatividade, assim, a ligação química entre eles é polar, e o vetor (seta) está direcionado para o elemento mais eletronegativo. Na molécula HCl, por exemplo, temos um vetor (por ser único, é o vetor resultante) que vai do hidrogênio em direção ao cloro (mais eletronegativo).

Vetor momento dipolar resultante na molécula de ácido clorídrico (HCl)

O vetor momento dipolar resultante é representado, de forma geral, pela letra grega mi, cujo símbolo é μ_r. Esse símbolo é comumente utilizado para indicar a polaridade das moléculas. Veja um exemplo:

• μ_r = 0, molécula apolar

• μ_r ≠ 0, molécula polar

Diferença de eletronegatividade

Para posicionar os vetores existentes entre átomos diferentes, é fundamental conhecer a ordem decrescente de eletronegatividade dos elementos químicos:

F>O>N>Cl>Br>I>S>C>P>H

Como podemos perceber, o flúor é o elemento mais eletronegativo, e o hidrogênio é o menos eletronegativo da fila.

Vetor momento dipolar resultante em uma molécula

Para determinar o vetor momento dipolar resultante em uma molécula qualquer, devemos levar em consideração alguns fatores:

• Geometria da molécula;

• Diferença de eletronegatividade entre os átomos ligados;

• Número de ligações na estrutura, já que cada ligação forma um vetor;

• Sentido e direção dos vetores presentes na estrutura da molécula.

Veja alguns exemplos:

a) Molécula com dois átomos diferentes

Fórmula estrutural de uma molécula de ácido bromídrico (HBr)

A molécula de ácido bromídrico (HBr) apresenta as seguintes características:

• Geometria linear;

• Apenas uma ligação;

• Apenas um vetor (do hidrogênio para o bromo, pois o bromo é mais eletronegativo).

Vetor momento dipolar resultante na molécula de ácido bromídrico (HBr)

Como a molécula apresenta apenas um vetor, e o vetor momento dipolar é uma somatória, logo, μ_r ≠ 0 (molécula polar).

b) Molécula com dois átomos iguais

Fórmula estrutural de uma molécula de gás hidrogênio (H₂)

Como a molécula apresenta dois átomos iguais e, entre eles, não há diferença de eletronegatividade, não há vetor dipolar. Assim, o vetor momento dipolar resultante da molécula é igual a 0 (μ_r = 0, molécula apolar).

c) Molécula com três átomos e geometria linear

Fórmula estrutural de uma molécula de dióxido de carbono (CO₂)

• Geometria linear;

• 2 ligações;

• 2 vetores na direção horizontal, sendo um para a direita (saindo do carbono no sentido do oxigênio) e o outro para a esquerda (saindo do carbono C no sentido do oxigênio).

Demonstração dos vetores no dióxido de carbono (CO₂)

Os dois vetores apresentam a mesma direção e estão em sentidos opostos, por isso, anulam-se. Dessa forma, a somatória de vetores na molécula é igual a zero. Assim, nesse caso, o μ_r = 0 (molécula apolar).

d) Molécula com três átomos e geometria angular

Fórmula estrutural de uma molécula de água (H₂O)

• Geometria angular;

• 2 ligações;

• 2 vetores na direção diagonal (saindo do hidrogênio no sentido do oxigênio).

Demonstração dos vetores na água (H₂O)

Os dois vetores da diagonal são decompostos segundo a regra do paralelogramo, formando um vetor resultante no sentido do oxigênio e na direção vertical. Como a molécula apresenta apenas um vetor, e o vetor momento dipolar é uma somatória, logo, μ_r ≠ 0 (molécula polar).

Decomposição dos vetores na molécula de água (H₂O)

e) Molécula com quatro átomos e geometria trigonal

Fórmula estrutural de uma molécula de hidreto de boro (BH₃)

• Geometria trigonal;

• 3 ligações;

• 3 vetores: dois estão na direção diagonal (saindo do boro no sentido do hidrogênio) e um está na direção vertical (saindo do boro no sentido do hidrogênio)

Demonstração dos vetores no hidreto de boro (BH₃)

Os dois vetores da diagonal são decompostos segundo a regra do paralelogramo, formando um vetor resultante no sentido do hidrogênio e na direção vertical, mas para baixo. Como já existe um vetor vertical para cima, os dois são anulados. Dessa forma, a somatória de vetores na molécula é igual a zero. Assim, nesse caso, o μ_r = 0 (molécula apolar).

Decomposição dos vetores na molécula do hidreto de boro (BH₃)

f) Molécula com quatro átomos e geometria piramidal

Fórmula estrutural de uma molécula de amônia (NH₃)

• Geometria piramidal;

• 3 ligações;

• 3 vetores (saindo do hidrogênio no sentido do nitrogênio): dois estão na direção diagonal e um está na direção vertical.

Demonstração dos vetores na amônia (NH₃)

Os dois vetores da diagonal são decompostos segundo a regra do paralelogramo, formando um vetor resultante no sentido do nitrogênio e na direção vertical. Como já existe um vetor vertical no sentido do nitrogênio, os dois são somados. Dessa forma, a somatória de vetores na molécula é diferente de zero. Assim, nesse caso, o μ_r ≠ 0 (molécula polar).

Decomposição dos vetores na molécula de amônia (NH₃)

g) Molécula com cinco átomos e geometria tetraédrica

Fórmula estrutural de uma molécula de metano (CH₄)

• Geometria tetraédrica;

• 4 ligações;

• 4 vetores (saindo do hidrogênio no sentido do carbono): dois estão na direção horizontal e dois estão na direção vertical.

Demonstração dos vetores no metano (CH₄)

Os dois vetores da horizontal apresentam a mesma direção, mas sentidos contrários, o que faz com que eles se anulem. O mesmo ocorre com os vetores da vertical. Dessa forma, a somatória de vetores na molécula é zero. Assim, nesse caso, o μ_r = 0 (molécula apolar).