Teoria

Polaridade das Ligações

A gente já conversou um pouco sobre ligações iônicas e sobre ligações covalentes.

Mas só de olhar pra fórmula de um composto, a gente sabe dizer se ele é iônico ou covalente?

Eu não to falando de NaCl!!! Eu to falando de um Ga2O3, PbI2, SiO2...

Dá pra saber?

Dá! E é isso que a gente vai ver agora.

Num capítulo muito distante, a gente falou um pouco sobre eletronegatividade. A gente disse que ela é a tendência que um átomo tem em atrair para si os elétrons envolvidos numa ligação.

E seu Linus Pauling mediu a eletronegatividade dos elementos e lançou uma tabela com esses valores. (Químicos adoram tabelas).

E o que que isso tem a ver com a polaridade das ligações?

Seguinte: a gente sabe que a ligação é feita por elétrons. Vamos considerar que esses elétrons estão ali entre os átomos envolvidos na ligação.

  • Se os dois átomos envolvidos na ligação tem a mesma eletronegatividade, eles atraem os elétrons da ligação de forma semelhante.
  • Se um deles tem mais eletronegatividade que o outro, ele puxa os elétrons mais pra si, e a gente diz que ele “deslocaliza a nuvem de elétrons” na direção dele.
  • Se a diferença de eletronegatividade for, realmente, bem grande, a nuvem de elétrons fica tão concentrada num único átomo, que a gente considera que o outro átomo doou/perdeu os elétrons pra ele.

Se você fizer as contas para a diferença de eletronegatividade desses caras ai de cima, que a gente usou como exemplo, vai achar 0 pro H 2   ( 2,1 - 2,1 = 0 ), 0,7 pro HBr ( 2,1 - 2,8 = 0,7 ) e 1,9 para o NaBr ( 0,9 - 2,8 = 1,9 ).

Não existe um suuuper consenso, mas de um modo geral a galera classifica uma ligação como iônica, quando a diferença de eletronegatividade entre os átomos envolvidos na ligação é maior do que 1,7.

Quando a nuvem eletrônica está deslocada, automaticamente a gente vai ter um pólo negativo onde a nuvem está mais concentrada e um pólo positivo onde a gente tem uma maior ausência de elétrons.

Por isso, sempre que existir diferença de eletronegatividade entre os átomos, a ligação é chamada polar.

O pólo positivo é representado por δ + e o pólo negativo, por δ - .

Pra representar a polaridade de uma ligação, usamos um vetor momento dipolo. Esse vetor parte do polo positivo para o pólo negativo da molécula (acompanhando o sentido de deslocamento da nuvem eletrônica) e o tamanho dele indica a intensidade da polaridade.

Atenção!

Muitas vezes as ligações são polares, mas a molécula é apolar.

Isso ocorre, por exemplo, para a molécula de C O 2 .

A ligação C = O é polar e a diferença de eletronegatividade entre C e O é de 1,0.

Mas um momento dipolo anula o outro, numa soma de vetores iguais com sentidos contrários. E a molécula é apolar, embora as ligações sejam polares.

Pra prever isso aí, a gente precisa saber a geometria da molécula. E isso é assunto pra outro capítulo.

Atenção de novo!

O composto HF, embora a diferença de eletronegatividade fique maior que 1,7 ( 2,1 - 4,0 = 1,9 ), é classificado como covalente. É aquela história né.. nada é 100% iônico ou 100% covalente.

Sem dúvidas esse cara tem características intermediárias. Mas uma teoria pra explicar o porquê do comportamento dele se “mais covalente que iônico” é o fato de que H e F são muito pequenos. Mesmo que o flúor super atraia os elétrons pra si, eles ainda estão muito próximos do H e a ligação segue com caráter covalente!

Regra de Fajans: Poder Polarizante e Polarizabilidade

Se tem íon, a ligação é iônica certo?

É.. mas a gente ainda pode discutir “o quão iônica essa ligação é”.

A gente acabou de ver que uma das formas de avaliar isso é pela eletronegatividade.

Mas seu Fajans resolveu ver as coisas de outra forma: a partir do poder polarizante e da polarizabilidade dos íons.

Pensa aí numa nuvem de elétrons. Se ela for muito “dura”, tiver muito presa num núcleo, é difícil de polarizar ela, de puxar ela em alguma direção. Já se ela for mais solta, mais mole, polarizar ela fica mais fácil. Isso é a polarizabilidade: a facilidade que a nuvem de elétrons de um átomo é movida/puxada.

O poder polarizante, por sua vez, tem a ver com quem tá tentando “puxar a nuvem”. Um cara super positivo, com eletrosfera pequena, puxa a nuvem mais fácil do que um que tem uma carga positiva pequena. A gente diz que ele tem poder polarizante maior.

Embora ambos os termos se apliquem tanto para cátions como para ânions, normalmente falamos do poder polarizante de cátions e da polarizabilidade de ânions.

Então um ânion muito polarizável, tem sua eletrosfera mais solta. A nuvem de elétrons ao redor dele é bem flexível.

E um cátion com alto poder polarizante, tem alta capacidade de puxar essa nuvem mucho loka do ânion.

E por que isso é importante?

Na ligação iônica mais pura, a nuvem eletrônica tá toda com o ânion. Ele pegou os elétrons de um outro átomo (que virou um cátion) pra si e pronto.

Mas se o ânion for muito polarizável e o cátion muito polarizante, essa nuvem começa a ser puxada em direção ao cátion, e a ligação vai ficando parecida com uma ligação covalente, afinal a nuvem eletrônica fica mais espalhada entre os dois átomos, como num compartilhamento.

O poder polarizante e a polarizabilidade são indicadores do grau de covalência de uma ligação iônica.

Tanto o poder polarizante quanto a polarizabilidade dependem do raio iônico e da carga iônica.

Por exemplo: pensa em dois cátions com a mesma carga +2, um com raio grandão e outro com raio pequenininho. No cara de raio pequeno, essa carga nuclear está mais “exposta”, a eletrosfera é menor, o núcleo desse cátion fica mais perto do ânion. Por isso, o cátion de raio pequeno tem poder polarizante maior. É mais fácil pra ele puxar os elétrons de um ânion próximo.

Agora pensa aí num ânion de carga -1 e num ânion de carga -3. Vamos supor que eles tem o mesmo raio. Um ânion com carga -3 tem 3 elétrons em excesso. Naturalmente os elétrons dele tendem a ficar mais soltos, ou seja, ele é mais polarizável.

Fajans não é um cara tão mau assim. Ele não largou essa e saiu correndo, não. O cara tentou deixar as coisas mais simples pra gente e lançou 4 regrinhas básicas pra nos ajudar:

  1. Um cátion pequeno favorece a covalência.
  2. Um ânion grande favorece a covalência.
  3. Carga elevada (em módulo), em qualquer um dos íons, favorece a covalência.
  4. O poder polarizante de cátions sem a configuração de gases nobres favorece a covalência.

E a gente também não vai largar as regras e sair correndo. Bora entender cada regrinha juntos:

1) Um cátion pequeno favorece a covalência porque no cátion pequeno essa carga positiva tá mais concentrada, mais forte. Se ele é pequeno, significa que ele tem menos camadas na eletrosfera, portanto o núcleo dele consegue se aproximar mais da nuvem eletrônica e puxar mais ela. Se o cátion tá puxando mais a nuvem, o caráter covalente da ligação ta crescendo.

2) Ânions grandes favorecem a covalência porque eles são altamente polarizáveis. Nesses caras os elétrons da periferia ficam tão afastados do próprio núcleo que acabam sendo facilmente atraídos por outros núcleos. Nuvem eletrônica saindo do ânion aumenta o caráter covalente.

3) A carga elevada deixa o cátion mais polarizante e o ânion mais polarizável e, por isso, aumenta a covalência.

4) A quarta regrinha é um pouco mais complicada. Os cátions sem configuração de gás nobre são os metais de transição. Esse caras estão em períodos mais baixos da tabela periódica, onde existem muitos orbitais do tipo d e f ocupados. Orbitais do tipo d e f não são bons em blindar a carga nuclear. Por isso a carga nuclear desses caras, menos blindada, se torna mais “efetiva”. É como se o cátion fosse mais forte, puxando mais os elétrons de ânions vizinhos que fiquem de bobeira.

Se tá tudo confuso, se acalma! Vem com a gente resolver uns exercícios que vai ficar tudo mais tranquilo 😊

Regra de Fajans: Poder Polarizante e Polarizabilidade

E por que isso é importante?

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