As moléculas polares e apolares são encontradas em substâncias covalentes. Algumas moléculas covalentes têm a capacidade de se polarizar e outras não. Moléculas polares e moléculas apolares interagem umas com as outras de maneiras diferentes. As moléculas polares interagem entre si por meio de forças como as interações dipolo-dipolo, enquanto as moléculas não polares interagem umas com as outras por meio das forças de dispersão de London. Vamos dar uma olhada em como essas moléculas diferem umas das outras na natureza e como elas interagem umas com as outras.

Este artigo explica,

1. O que são moléculas polares? - Definição, características e exemplos 2. O que são moléculas não polares? - Definição, características e exemplos 3. Como as moléculas polares e não polares interagem umas com as outras?

O que são moléculas polares

As moléculas polares são o resultado de elétrons dispersos assimetricamente em uma molécula. Uma ligação covalente é formada pelo compartilhamento de dois elétrons entre dois átomos. Esses átomos podem ser do mesmo elemento ou de dois elementos diferentes. Quando há dois elementos diferentes envolvidos, eles podem ter eletronegatividades semelhantes (a capacidade de atrair elétrons) ou diferentes eletronegatividades. Se a diferença de eletronegatividade entre dois átomos for 0,4 <, há uma grande tendência para o átomo mais eletronegativo puxar o par compartilhado de elétrons em sua direção. Portanto, haverá uma leve carga negativa (δ-) induzida sobre ele, deixando o outro átomo ligeiramente positivo (δ +). Este processo é chamado polarização.

Figura 1: dipolo permanente da molécula de água

A molécula de água é um bom exemplo de moléculas polares. A diferença de eletronegatividade entre O e H é 1,5; portanto, o par de elétrons compartilhados é atraído mais para o átomo de oxigênio, que é mais eletronegativo. Portanto, diz-se que a molécula de água está polarizada.

Alguns outros exemplos de moléculas polares são amônia (NH₃), Sulfeto de hidrogênio (H₂S) e dióxido de enxofre (SO₂).

O que são moléculas não polares

As moléculas não polares têm elétrons distribuídos simetricamente; portanto, não há separação de carga. Basicamente, isso acontece quando dois átomos de eletronegatividade semelhante se juntam para formar uma ligação covalente. Conseqüentemente, o par de elétrons que eles compartilham quase não é tendencioso para nenhum dos átomos participantes. Nenhuma separação de carga pode ser vista em tais moléculas. No entanto, mesmo que haja separação de carga, a forma de algumas moléculas anula as cargas. CO₂ é um exemplo típico.

Figura 2: Estrutura de Lewis do Dióxido de Carbono

Mesmo que haja diferença de eletronegatividade suficiente entre os átomos C e O para se qualificar para uma ligação polar, as cargas são canceladas devido à forma linear da molécula, resultando em um dipolo líquido de zero. Portanto, a molécula de dióxido de carbono é considerada uma molécula apolar.

Exemplos de compostos não polares são principalmente moléculas de gás diatômico, como N₂, Cl₂ e O₂. Líquidos de hidrocarbonetos também são apolares na maioria das vezes. Tolueno, Gasolina, Pentano e Hexano são alguns exemplos.

Como as moléculas polares e não polares interagem umas com as outras

Os dois tipos de moléculas interagem de maneira diferente.

Como as moléculas polares interagem umas com as outras

Figura 3: interação dipolo-dipolo entre duas moléculas de HCl

As moléculas polares interagem entre si por meio de forças como as interações dipolo-dipolo. Foi discutido anteriormente que as moléculas polares têm distribuição de carga desigual devido à dispersão assimétrica de elétrons. Portanto, a extremidade ligeiramente positiva de uma molécula polar é atraída para a extremidade ligeiramente negativa de outra molécula. A figura acima (3) mostra a interação claramente.

O átomo de H ligeiramente positivo de uma molécula é atraído para o átomo de Cl ligeiramente negativo da segunda molécula. A força de atração entre as duas moléculas é conhecida como interação dipolo-dipolo.

Existe um tipo especial de interação dipolo-dipolo que é chamado ligação de hidrogênio. Essa interação envolve um doador de hidrogênio, que é um átomo altamente eletronegativo de uma molécula que doa seu hidrogênio para formar uma ligação com outro átomo altamente eletronegativo com um único par de elétrons, de outra molécula. Este último é chamado de aceitador de hidrogênio. A figura a seguir (4) ilustra a ligação do hidrogênio na água.

Figura 4: Ligação de hidrogênio na água

O átomo de oxigênio rotulado como B está aceitando hidrogênio do átomo de oxigênio A e faz uma ligação entre as duas moléculas de água. O átomo de oxigênio A é o doador de hidrogênio, enquanto o átomo de oxigênio B é o aceitador de hidrogênio.

Como as moléculas não polares interagem umas com as outras

Moléculas não polares não podem formar interações dipolo-dipolo. Em vez disso, eles interagem entre si formando forças de dispersão de Londres.

Os elétrons de uma molécula se movem aleatoriamente. Quando os elétrons são coletados em uma extremidade da molécula apolar, uma leve carga negativa é induzida nessa extremidade específica. Isso torna a outra extremidade da molécula ligeiramente positiva. Isso leva a uma separação temporária de carga na molécula. Quando outra molécula apolar chega à vizinhança, a primeira molécula tem a capacidade de induzir um dipolo na última também. Isso ocorre devido à repulsão de cargas semelhantes.

A densidade de elétrons da extremidade negativa da molécula A repele os elétrons da extremidade adjacente da molécula B, induzindo uma carga positiva nessa extremidade. Em seguida, uma ligação fraca é formada durante as duas extremidades.

Interação entre moléculas polares e não polares

As dispersões de London são chamadas de muito mais fracas do que as forças dipolo-dipolo das moléculas polares. Portanto, a tendência das moléculas polares de interagir com as não polares é mínima. Porque a energia liberada pela formação de forças de dispersão entre as moléculas polares e não polares não é suficiente para quebrar as fortes interações dipolo-dipolo entre as moléculas polares. Portanto, os solutos apolares não podem ser dissolvidos em solventes polares.

Referência:

Kurtus, Ron. “Polar and Non-Polar Molecules.” Noções básicas sobre química: Escola de campeões. N.p., n.d. Rede. 07 de fevereiro de 2017. “Por que os compostos polares e não polares não se dissolvem?” Química Stack Exchange. N.p., n.d. Rede. 07 de fevereiro de 2017.

Cortesia de imagem:

“Dipoli acqua” Por Riccardo Rovinetti - Obra do próprio (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia

“Carbon-dioxide-octet-dot-cross-color-coded-2D” Por Ben Mills - Própria obra (Domínio Público) via Commons Wikimedia

“Dipolo-dipolo-interação-em-HCl-2D” Por Benjah-bmm27 - Trabalho próprio (domínio público) via Commons Wikimedia

“Hydrogen-bonding-in-water-2D” (domínio público) via Commons Wikimedia