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Vetor momento dipolar resultante em moléculas

O vetor momento dipolar resultante é uma grandeza física que resulta da somatória dos vetores de uma molécula e é utilizado para classificá-la em polar ou apolar.

Vetor momento dipolar resultante em moléculas
Letra grega que representa o vetor momento dipolar resultante

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 μr. Esse símbolo é comumente utilizado para indicar a polaridade das moléculas. Veja um exemplo:

  • μr = 0, molécula apolar

  • μr ≠ 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)
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)
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, μr ≠ 0 (molécula polar).

b) Molécula com dois átomos iguais

Fórmula estrutural de uma molécula de gás hidrogênio (H2)
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 (μr = 0, molécula apolar).

c) Molécula com três átomos e geometria linear

Fórmula estrutural de uma molécula de dióxido de carbono (CO2)
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)
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 μr = 0 (molécula apolar).

d) Molécula com três átomos e geometria angular

Fórmula estrutural de uma molécula de água (H2O)
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)
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, μr ≠ 0 (molécula polar).

Decomposição dos vetores na molécula de água (H2O)
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)
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)
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 μr = 0 (molécula apolar).

Decomposição dos vetores na molécula do hidreto de boro (BH3)
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)
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)
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 μr ≠ 0 (molécula polar).

Decomposição dos vetores na molécula de amônia (NH3)
Decomposição dos vetores na molécula de amônia (NH3)

g) Molécula com cinco átomos e geometria tetraédrica

Fórmula estrutural de uma molécula de metano (CH4)
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)
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 μr = 0 (molécula apolar).

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