TEMA7. Momento de dipolo de ligação. Momento de dipolo da molécula. Ligação de hidrogênio.
A medida da polaridade de uma ligação é seu momento de dipolo μ:
μ = e·l,
onde e é a carga do elétron, l é a distância entre os centros de cargas positiva e negativa.
O momento de dipolo é uma grandeza vetorial. Os conceitos de "momento de dipolo da ligação" e "momento de dipolo da molécula" coincidem apenas para moléculas diatômicas. O momento de dipolo da molécula é a soma vetorial dos momentos de dipolo de todas as ligações. Assim, o momento de dipolo de uma molécula poliatômica depende de sua estrutura.
Na molécula linear de CO₂, por exemplo, cada uma das ligações C–O é polar. No entanto, a molécula de CO₂ como um todo é apolar, pois os momentos de dipolo das ligações se anulam mutuamente (fig. 5.4). O momento de dipolo da molécula de dióxido de carbono m = 0.

Na molécula angular de H₂O, as ligações polares H–O estão dispostas em um ângulo de 104,5°. A soma vetorial dos momentos de dipolo das duas ligações H–O é representada pela diagonal do paralelogramo (fig. 5.4). Como resultado, o momento de dipolo da molécula de água m é diferente de zero.
Fig. 5.4. Momentos de dipolo das moléculas de CO₂ e H₂O

Exemplo 1. Determinar quais das moléculas listadas a seguir: F₂, HF, BeF₂, BF₃, PF₃, CF₄ são polares.
Solução: Moléculas diatômicas formadas por átomos idênticos (F₂) são apolares, enquanto moléculas formadas por átomos diferentes (HF) são polares. A polaridade de moléculas formadas por três ou mais átomos é determinada por sua estrutura. A estrutura das moléculas BeF₂, BF₃ e CF₄ pode ser explicada com base nos conceitos de hibridização dos orbitais atômicos (respectivamente, hibridizações sp, sp² e sp³). A soma vetorial dos momentos de dipolo das ligações E–F nessas moléculas é igual a zero, portanto, elas são apolares.
Na formação da molécula PF₃ ocorre a sobreposição de três orbitais p do átomo de fósforo com os orbitais eletrônicos p de três átomos de flúor. Como resultado, essa molécula apresenta uma estrutura piramidal. Chega-se à mesma conclusão ao se utilizar o conceito de hibridização sp³ com a participação de um par de elétrons não ligantes para explicar a estrutura da molécula de PF₃. A soma dos momentos de dipolo das ligações P–F é diferente de zero, e esta molécula é polar.

Exemplo 2. Caracterizar as possibilidades de valência dos átomos de oxigênio e selênio.
Solução: A configuração eletrônica do átomo de oxigênio é 1s²2s²2p⁴. Na camada eletrônica externa desse átomo há apenas seis elétrons, dos quais dois são desemparelhados. Portanto, em seus compostos, o oxigênio é bivalente. Esse é o único estado de valência possível para o átomo de oxigênio, pois os elementos do segundo período não possuem orbitais d.

O átomo de selênio, que está no quarto período, possui na camada eletrônica externa, além dos orbitais s e p, também orbitais d, nos quais os elétrons s e p podem se transferir quando excitados. Como resultado, assim como o enxofre (fig. 5.9), o selênio em seus compostos pode ser não apenas bivalente, mas também tetravalente e hexavalente.

Exemplo 3. Organizar as moléculas NH₃, H₂O, SiH₄, PH₃ em ordem crescente do comprimento da ligação elemento-hidrogênio.
Solução: O comprimento da ligação química aumenta com o aumento do raio atômico do elemento ligado ao hidrogênio. A ordem crescente do comprimento da ligação é a seguinte: H₂O, NH₃, PH₃, SiH₄.

Exemplo 4. Organizar as moléculas O₂, N₂, Cl₂, Br₂ em ordem crescente da energia de ligação química.
Solução: A energia de ligação aumenta com a diminuição do comprimento da ligação e com o aumento da multiplicidade da ligação. Assim, a ligação simples na molécula de cloro é mais forte do que na molécula de bromo. A molécula de oxigênio possui uma ligação dupla, que é mais forte do que a ligação simples na molécula de cloro, mas mais fraca do que a ligação tripla na molécula de nitrogênio. Como resultado, a energia da ligação química aumenta na seguinte ordem: Br₂, Cl₂, O₂, N₂.

Exemplo 5. Determinar o tipo de rede cristalina das seguintes substâncias: grafite, zinco, cloreto de zinco, dióxido de carbono sólido.
Solução: O grafite, assim como o diamante, possui rede cristalina atômica, e o zinco possui rede cristalina metálica. O cloreto de zinco apresenta rede cristalina iônica. Nos nós da rede cristalina do óxido de carbono (IV) sólido encontram-se moléculas de CO₂, portanto, essa substância no estado sólido possui rede cristalina molecular.

Determinar quais das seguintes moléculas CO, CO₂, C₂H₂, H₂S, PH₃, Cl₂ são apolares.

5.2.
Caracterizar as possibilidades de valência dos átomos de flúor e bromo.

5.3.
Organizar as moléculas Cl₂, Br₂, O₂, N₂ em ordem crescente do comprimento da ligação química.

5.4.
Organizar as moléculas H₂O, H₂S, H₂Se, H₂Te em ordem crescente da energia da ligação elemento-hidrogênio.

5.5.
Determinar o tipo de rede cristalina das seguintes substâncias: ferro, silício, iodo, fluoreto de cálcio.

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