Polaridad de las moléculas: toda la materia

Según la polaridad, las moléculas se clasifican en polar y no polar.

Cuando una molécula se somete a un campo eléctrico (polos positivo y negativo) y se produce una atracción debido a las cargas, esa molécula se considera polar. Cuando no hay orientación hacia el campo eléctrico, es una molécula apolar.

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Otra forma de identificar la polaridad es a través de la suma de los vectores de cada enlace polar de la molécula, porque en una molécula no polar, el momento dipolar resultante (apilar mu recta con subíndice r recta con flecha derecha hacia arriba) es igual a cero. Cuándo apilar mu recta con subíndice r recta con flecha derecha hacia arriba es diferente de cero, la molécula es polar.

En general, dos factores influyen en la polaridad de las moléculas: la electronegatividad de los átomos y la geometría molecular.

Electronegatividad de los átomos

La capacidad de un átomo para atraer electrones compartidos con otro átomo en un enlace covalente se llama electronegatividad.

Vea lo que sucede en la formación de cloruro de hidrógeno:

ácido clorhídrico
Formación de enlaces en cloruro de hidrógeno

Según los valores de electronegatividad atribuidos al hidrógeno y al cloro, estos son, respectivamente, 2,20 y 3,16. El cloro tiene mayor electronegatividad y, por tanto, atrae el par de electrones del enlace hacia sí mismo, provocando un desequilibrio de cargas.

La molécula de HCl (ácido clorhídrico) es polar porque forma un polo negativo en el cloro debido a la acumulación de una carga negativa y, en consecuencia, el lado del hidrógeno tiende a tener una carga acumulada positiva, formando un polo positivo.

Lo mismo ocurre con HF (ácido fluorhídrico), HI (ácido yodhídrico) y HBr (ácido bromhídrico), que son moléculas diatómicas, cuyos átomos tienen diferentes electronegatividades.

Moléculas no polares

Cuando una molécula está formada por un solo tipo de elemento químico, no hay diferencia en la electronegatividad, por lo tanto, no se forman polos y la molécula se clasifica como apolar, independientemente de su geometría.

EJEMPLOS:

Una excepción a esta regla es la molécula de ozono, O3.

Ozono
Resonancia en la molécula de ozono

Aunque está formado solo por átomos de oxígeno, su geometría angular tiene poca polaridad debido a la resonancia entre los pares de electrones libres y apareados en la molécula.

Geometría molecular

Los enlaces covalentes polares se forman por la distribución desigual de electrones entre los átomos de enlace.

Sin embargo, no es solo la presencia de este tipo de enlace lo que hace que una molécula sea polar. Es necesario tener en cuenta la forma en que se organizan los átomos para formar la estructura.

Cuando hay una diferencia de electronegatividad entre átomos, la geometría determina si la molécula es polar o apolar.

El dióxido de carbono es apolar debido a la geometría lineal que hace que el momento dipolar resultante de la molécula sea igual a cero. Por el contrario, el agua con su geometría angular hace que la molécula sea polar porque el vector de momento dipolar es diferente de cero.

Momento dipolar

Los polos de una molécula se refieren a la carga parcial, representada por delta recto, ya que los electrones se comparten y no se transfieren de un átomo a otro.

La polaridad de una molécula con más de dos átomos está determinada por la apilar mu recta con subíndice r recta con flecha derecha hacia arriba (vector de momento dipolar resultante), en el que se suman los vectores de cada enlace polar de la molécula. Cuando el resultado es nulo, la molécula es no polar y, en caso contrario, polar.

Ejemplo 1: Molécula de dióxido de carbono, COdos.

Elemento Electronegatividad
Carbón 2,55
Oxígeno 3,44

COdos tiene dos enlaces polares, porque el oxígeno es más electronegativo que el carbono.

Como la molécula es lineal, la atracción electrónica de oxígeno «a la izquierda» se ve contrarrestada por la atracción de oxígeno a la «derecha» y, como resultado, tenemos un molécula apolar.

Polaridad del dióxido de carbono

recta mu con flecha derecha superíndice con 1 espacio de subíndice más espacio recta mu con flecha derecha superíndice con 2 subíndices espacio igual a recta mu con flecha derecha superíndice con recta r espacio subíndice doble flecha derecha espacio recta mu con flecha derecha superíndice con recta r espacio subíndice igual a 0

En otras palabras, el momento dipolar resultante es nulo, ya que los vectores tienen:

  • misma intensidad (iguales conexiones).
  • misma dirección.
  • direcciones contrarias.

Ejemplo 2: Molécula de agua, HdosO.

Elemento Electronegatividad
Hidrógeno 2,20
Oxígeno 3,44

El agua tiene dos enlaces polares, porque el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno.

En la geometría angular del agua, el lado de los hidrógenos es electropositivo y el oxígeno, electronegativo.

polaridad del agua

recta mu con flecha derecha superíndice con 1 espacio de subíndice más espacio recta mu con flecha derecha superíndice con 2 subíndices espacio igual a recta mu con flecha derecha superíndice con recta r espacio subíndice doble flecha derecha espacio recta mu con flecha derecha superíndice con recta r espacio subíndice no es igual a 0

Como los vectores no se cancelan, el vector resultante es diferente de cero, lo que caracteriza a Molécula polar.

Ejercicio con comentarios comentados

1. (Unesp) El efecto invernadero resulta principalmente de la absorción de radiación infrarroja, proveniente de la radiación solar, por moléculas presentes en la atmósfera terrestre. La energía absorbida se almacena en forma de energía vibratoria de las moléculas. Una de las condiciones para que una molécula pueda absorber radiación infrarroja es que sea polar. Basado solo en este criterio, entre las moléculas de Odos, Ndos y HdosO, generalmente presentes en la atmósfera terrestre, contribuyen al efecto invernadero:

haciados, solo.
b) HdosOh, solo.
c) Eldos y Ndos, solo.
d) HdosO y Ndos, solo.
e) Ndos, solo.

Alternativa correcta: b) HdosOh, solo.

un error. La molécula de oxígeno (Odos) no es polar, ya que está formado únicamente por un elemento químico y, en consecuencia, no hay diferencia en la electronegatividad.

b) CORRECTO. El agua es una molécula (HdosO), unidos por enlace covalente, que contiene dos átomos de hidrógeno (polos positivos) y un átomo de oxígeno (polo negativo).

Polaridad del agua

La geometría angular del agua hace que el lado del hidrógeno sea el más electropositivo y el lado del oxígeno el más electronegativo, lo que hace que la molécula sea un dipolo eléctrico permanente.

c) INCORRECTO. No hay diferencia en la electronegatividad en las moléculas de oxígeno (Odos) y nitrógeno (Ndos), por lo que no hay polaridad.

d) INCORRECTO. Solo agua (HdosO) tiene polaridad.

e) INCORRECTO. La molécula de nitrógeno (Ndos) está formado únicamente por un elemento químico. Como no hay diferencia en la electronegatividad, no se forman polos.

Obtenga más conocimiento leyendo los siguientes textos:

dos. (Ufes) La molécula OFdos es polar y la molécula de BeFdos es no polar. Esto es debido a:

a) diferencia de electronegatividad entre los átomos de las moléculas respectivas.
b) geometría molecular.
c) tamaño de los átomos unidos al flúor.
d) alta reactividad del oxígeno en relación con el flúor.
e) el hecho de que el oxígeno y el flúor son gases.

Alternativa correcta: b) geometría molecular.

un error. Cuando hay una diferencia de electronegatividad en las moléculas, lo que determina la polaridad es la geometría.

b) CORRECTO. Como difluoruro de oxígeno (OFdos) tiene pares de electrones no apareados, se forma una estructura angular y el momento dipolar resultante es diferente de cero, caracterizándolo como una molécula polar.

En difluoruro de berilio (BeFdos), el átomo central no tiene electrones desapareados y con eso, su geometría es lineal, haciendo que el momento dipolar sea igual a cero y la molécula no polar.

Geometría molecular

c) INCORRECTO. El tamaño de los átomos influye en la estructura espacial de la molécula.

d) INCORRECTO. La reactividad está relacionada con la capacidad de formar enlaces.

e) INCORRECTO. De hecho, es la polaridad de la molécula la que influye en muchas propiedades, incluido el punto de ebullición (transición al estado gaseoso).

3. (UFSC) Considere la siguiente tabla y seleccione la (s) proposición (es) que relacionan correctamente la geometría y polaridad de las sustancias mencionadas:

Sustancia Geometría Polaridad
01 HdosO angular polar
02 COdos lineal apolar
04 CCl4 trigonal polar
08 NUEVA HAMPSHIRE3 piramidal polar
dieciséis CCl4 tetraédrico apolar

Alternativas correctas: 01, 02, 08 y 16.

01. CORRECTO. Agua (HdosO) es una molécula formada por tres átomos.

Como el átomo central, el oxígeno, tiene un par de electrones no apareados, esto hace que se forme una nube electrónica y que la molécula se vuelva angular para organizar mejor los átomos.

Dado que el momento dipolar es diferente de cero, la molécula es polar.

Polaridad del agua

02. CORRECTO. Dióxido de carbono (COdos) es una molécula de tres átomos. Dado que el átomo central no tiene un par de electrones no apareados disponibles, su geometría es lineal.

Dado que el momento dipolar es igual a cero, la molécula es apolar.

Polaridad del dióxido de carbono

04. INCORRECTO. Una geometría trigonal se forma en una molécula compuesta por cuatro átomos. Esto no representa el CCl4, ya que tiene cinco átomos.

Un ejemplo de una molécula con geometría trigonal es el SO3, donde los ángulos de conexión son 120º.

08. CORRECTO. Amoníaco (NH3) es una molécula formada por cuatro átomos. Como el átomo central tiene electrones desapareados disponibles, se forma una geometría piramidal.

Dado que el momento dipolar es diferente de cero, la molécula es polar.

polaridad de amoniaco

16. CORRECTO. Tetracloruro de carbono (CCl4) es una molécula formada por cinco átomos. Así, se forma una geometría tetraédrica, ya que los ángulos formados permiten la mayor distancia entre los cuatro ejes que parten del mismo punto.

Dado que el momento dipolar es igual a cero, la molécula es apolar.

Polaridad de tetracloruro de carbono

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