Direto ao assunto
Resumo rápido
A polaridade explica por que algumas substâncias se dissolvem em água e outras não, por que o sal dissolve e o óleo não, e por que certas moléculas têm pontos de ebulição mais altos. É um tema ♨️ Morno no ENEM e nos vestibulares, e depende de duas ideias: a eletronegatividade, que é a força com que um átomo atrai os elétrons da ligação, e a geometria da molécula, que decide se os efeitos das ligações se cancelam ou se somam.
Uma ligação é polar quando os dois átomos têm eletronegatividades diferentes: o átomo mais eletronegativo puxa os elétrons para perto de si e fica com uma carga parcial negativa, enquanto o outro fica com carga parcial positiva. Mas uma molécula com ligações polares pode ser apolar, se for simétrica, porque os vetores das ligações se cancelam. É por isso que é preciso olhar a ligação e a molécula separadamente.
Eletronegatividade: quem puxa os elétrons
A eletronegatividade cresce da esquerda para a direita na tabela periódica e de baixo para cima, e o flúor é o elemento mais eletronegativo. Na prática, os ametais, como flúor, oxigênio, nitrogênio e cloro, puxam elétrons com mais força que os metais e que o hidrogênio. Quando a diferença de eletronegatividade entre dois átomos é pequena, a ligação é praticamente apolar; quando é grande, a ligação é polar; quando é muito grande, como entre um metal e um ametal, a ligação tende a ser iônica.
No cloreto de hidrogênio, \( \text{HCl} \), por exemplo, o cloro é mais eletronegativo que o hidrogênio, então os elétrons ficam mais tempo perto do cloro, que ganha carga parcial negativa, \( \delta^- \), e o hidrogênio fica com carga parcial positiva, \( \delta^+ \). Já no \( \text{H}_2 \) e no \( \text{O}_2 \), os dois átomos são iguais, a distribuição é simétrica e a ligação é apolar.
| Situação | Exemplo | Resultado |
|---|---|---|
| Átomos iguais | \( \text{H}_2 \), \( \text{O}_2 \), \( \text{N}_2 \) | Ligação apolar |
| Eletronegatividades diferentes | \( \text{HCl} \), \( \text{H}_2\text{O} \) | Ligação polar |
| Diferença muito grande, metal com ametal | \( \text{NaCl} \), \( \text{CaO} \) | Ligação iônica |
Da ligação polar à molécula polar
Para saber se a molécula é polar, some os vetores das ligações, que são chamados de momentos dipolares, levando em conta a geometria. Se a soma for zero, a molécula é apolar; se for diferente de zero, ela é polar. O dióxido de carbono, \( \text{CO}_2 \), tem ligações polares, mas é linear, então os dois vetores se cancelam e a molécula é apolar. O metano, \( \text{CH}_4 \), é tetraédrico e simétrico, e também é apolar.
A água, \( \text{H}_2\text{O} \), é angular, então os vetores não se cancelam, e a molécula é polar, com o oxigênio como polo negativo e os hidrogênios como polo positivo. A amônia, \( \text{NH}_3 \), é piramidal e também é polar. O \( \text{BF}_3 \), trigonal plano e simétrico, é apolar, apesar de ter ligações polares. A regra prática é simples: molécula simétrica tende a ser apolar; molécula assimétrica, ou com par livre não cancelado, tende a ser polar.
| Molécula | Geometria | Ligações polares? | Molécula |
|---|---|---|---|
| \( \text{CO}_2 \) | Linear | Sim | Apolar |
| \( \text{CH}_4 \) | Tetraédrica | Sim | Apolar |
| \( \text{BF}_3 \) | Trigonal plana | Sim | Apolar |
| \( \text{H}_2\text{O} \) | Angular | Sim | Polar |
| \( \text{NH}_3 \) | Piramidal | Sim | Polar |
| \( \text{HCl} \) | Linear, 2 átomos | Sim | Polar |
| \( \text{H}_2 \) | Linear, 2 átomos | Não | Apolar |
Polaridade, solubilidade e forças intermoleculares
A polaridade decide a solubilidade pela regra do semelhante dissolve semelhante: substâncias polares dissolvem substâncias polares, e apolares dissolvem apolares. Por isso o sal, iônico, dissolve na água, polar, e o óleo, apolar, não dissolve na água, formando duas fases. O álcool, que tem uma parte polar e uma parte apolar, consegue se misturar tanto com a água quanto com substâncias apolares, em certa medida.
A polaridade também influencia as forças entre moléculas: moléculas polares se atraem por interações dipolo-dipolo, mais fortes que as forças de dispersão das moléculas apolares, e por isso tendem a ter pontos de fusão e ebulição mais altos. Quando há hidrogênio ligado a flúor, oxigênio ou nitrogênio, surgem as pontes de hidrogênio, ainda mais fortes, que explicam o ponto de ebulição alto da água e o fato de o gelo flutuar.
Exemplos resolvidos passo a passo
Exemplo 1. Por que o \( \text{CO}_2 \) é apolar se suas ligações são polares?
Passo 1: o oxigênio é mais eletronegativo que o carbono, então cada ligação C=O é polar.
Passo 2: a molécula é linear, com os dois oxigênios em lados opostos.
Passo 3: os vetores se cancelam, e a molécula é apolar.
Exemplo 2. Por que a água dissolve o sal, mas não o óleo?
Passo 1: a água é polar, o sal é iônico e o óleo é apolar.
Passo 2: pela regra do semelhante dissolve semelhante, a água interage com o sal, mas não com o óleo.
Passo 3: o sal se dissolve, e o óleo forma uma fase separada.
Exemplo 3. A amônia é polar ou apolar?
Passo 1: as ligações N–H são polares, pois o nitrogênio é mais eletronegativo.
Passo 2: a molécula é piramidal, assimétrica, com um par livre no nitrogênio.
Passo 3: os vetores não se cancelam, então a amônia é polar.
Exemplo 4. Qual é o elemento mais eletronegativo?
Passo 1: a eletronegatividade cresce para a direita e para cima na tabela periódica.
Passo 2: o flúor está no canto superior direito, no grupo 17, período 2.
Passo 3: o flúor é o elemento mais eletronegativo.
Mapa mental
- Polaridade das ligações e das moléculas
- Eletronegatividade: força com que o átomo atrai os elétrons da ligação; flúor é o maior
- Ligação polar: átomos com eletronegatividades diferentes, cargas parciais \( \delta^+ \) e \( \delta^- \)
- Ligação apolar: átomos iguais, distribuição simétrica
- Molécula polar: soma dos vetores diferente de zero; assimétrica ou com par livre não cancelado
- Molécula apolar: soma dos vetores zero; simétrica, ex. \( \text{CO}_2 \), \( \text{CH}_4 \), \( \text{BF}_3 \)
- Semelhante dissolve semelhante: polar dissolve polar, apolar dissolve apolar
- Polaridade influencia forças intermoleculares, solubilidade e pontos de fusão e ebulição
SAQ — Perguntas e respostas curtas
1. O que é eletronegatividade? É a tendência de um átomo atrair para si os elétrons de uma ligação química.
2. Qual é o elemento mais eletronegativo? O flúor.
3. Quando uma ligação é polar? Quando os átomos ligados têm eletronegatividades diferentes, criando polos parciais positivo e negativo.
4. Uma molécula com ligações polares pode ser apolar? Sim, se for simétrica, como o \( \text{CO}_2 \) linear e o \( \text{CH}_4 \) tetraédrico, em que os vetores se cancelam.
5. Por que a água é polar? Porque é angular, e os vetores das ligações O–H não se cancelam.
6. O que diz a regra do semelhante dissolve semelhante? Que substâncias polares dissolvem polares, e apolares dissolvem apolares.
7. Por que o óleo não dissolve na água? Porque a água é polar e o óleo é apolar, então eles não interagem bem e formam duas fases.
8. Como a polaridade afeta o ponto de ebulição? Moléculas polares têm atrações dipolo-dipolo mais fortes que as forças de dispersão das apolares, e por isso tendem a ferver a temperaturas mais altas.
Questões comentadas
Questão 1. O dióxido de carbono é apolar, apesar de ter ligações polares, porque:
a) suas ligações são apolares.
b) é linear e os vetores dipolares se cancelam.
c) o carbono é mais eletronegativo que o oxigênio.
d) é uma molécula pequena.
e) não tem oxigênio.
Gabarito: B. A geometria linear simétrica cancela os vetores das ligações C=O.
Questão 2. Entre as moléculas abaixo, a polar é:
a) \( \text{CH}_4 \).
b) \( \text{CO}_2 \).
c) \( \text{BF}_3 \).
d) \( \text{NH}_3 \).
e) \( \text{H}_2 \).
Gabarito: D. A amônia é piramidal e assimétrica, então seus vetores não se cancelam.
Questão 3. O sal de cozinha dissolve bem na água porque:
a) o sal é apolar.
b) a água é apolar.
c) a água é polar e interage com os íons do sal.
d) o sal derrete na água.
e) a água é menos densa.
Gabarito: C. A água polar atrai os íons do sal e desfaz a rede cristalina.
Questão 4. O elemento mais eletronegativo da tabela periódica é:
a) o oxigênio.
b) o cloro.
c) o nitrogênio.
d) o flúor.
e) o hidrogênio.
Gabarito: D. O flúor, no canto superior direito da tabela, é o mais eletronegativo.
Questão 5. A ligação entre dois átomos iguais, como no \( \text{H}_2 \), é:
a) polar.
b) iônica.
c) apolar.
d) metálica.
e) de hidrogênio.
Gabarito: C. Com átomos iguais, não há diferença de eletronegatividade e a distribuição é simétrica.
Questão 6. O óleo não se dissolve na água porque:
a) a água é apolar.
b) o óleo é polar e a água é apolar.
c) a água é polar e o óleo é apolar.
d) o óleo é mais denso.
e) o óleo é iônico.
Gabarito: C. Pela regra do semelhante dissolve semelhante, polar e apolar não se misturam bem.
Dica do professor
Para decidir a polaridade da molécula, faça sempre dois passos: primeiro, veja se as ligações são polares; depois, olhe a geometria. Ligação polar com molécula simétrica dá molécula apolar — é aí que a maioria erra.
Atenção / cuidado
- Não confunda ligação polar com molécula polar: a primeira é sobre a ligação, a segunda sobre a molécula inteira.
- Moléculas com apenas 2 átomos diferentes, como o \( \text{HCl} \), são sempre polares se a ligação for polar.
- Par livre não cancelado, como na amônia e na água, torna a molécula polar.
- Semelhante dissolve semelhante vale para a polaridade, não para o tamanho da molécula.
Conexão com outras áreas
Biologia: água, membranas celulares e solubilidade de nutrientes. Física: vetores e momento dipolar elétrico. Geografia: sais, oceanos e dissolução de minerais. Veja também geometria molecular e Química para continuar.
Para continuar estudando, revise os conteúdos de ENEM e de vestibular e explore a Química na sala de estudo.
Incidência: ♨️ Morno — cai com frequência no ENEM e nos vestibulares. Matéria: Química 1 | Subdisciplina: Ligações Químicas | Tema: Polaridade das ligações e das moléculas.
