Química · Unidad 6 — Enlace químico
Polaridad de enlace y polaridad molecular
Que los enlaces sean polares no alcanza para que la molécula lo sea. Si la geometría los distribuye de forma simétrica, los tironeos se cancelan entre sí y la molécula queda apolar: el CO2 es el caso testigo.
La explicación
Dos preguntas distintas, y en este orden
La polaridad se decide en dos pasos que no se pueden mezclar:
- ¿Los enlaces son polares? Lo contesta la diferencia de electronegatividad, enlace por enlace.
- ¿La molécula es polar? Lo contesta la geometría: hay que sumar los tironeos como vectores y ver si el resultado se cancela.
La respuesta a la primera no determina la segunda. Hay moléculas con enlaces muy polares que en conjunto son perfectamente apolares, y ése es el contenido central del tema.
El enlace polar y el momento dipolar
Cuando ΔEN ≠ 0, el par compartido queda corrido hacia el átomo más electronegativo. Ese átomo adquiere una carga parcial negativa, δ−, y el otro una positiva, δ+. El enlace tiene entonces un momento dipolar: un vector que apunta del δ+ al δ−, con módulo tanto mayor cuanto más grande sea ΔEN.
Se mide en debyes, D. Lo que importa para este tema es que es un vector: tiene dirección y sentido, y los vectores se suman como vectores, no como números.
De los enlaces a la molécula
2. Determiná la geometría con TRePEV (tema 6.3).
3. Dibujá un vector sobre cada enlace, apuntando al átomo más electronegativo.
4. Sumalos. Si la suma da cero, la molécula es apolar; si no, es polar.
5. Y un par libre sobre el central también aporta densidad negativa hacia su lado: casi nunca se cancela.
El caso testigo: CO₂ contra H₂O
Los dos tienen un átomo central y dos oxígenos o dos hidrógenos, y los dos tienen enlaces claramente polares. Lo único que cambia es la forma:
H₂O · ΔEN(O–H) = 1,4 · angular · los dos vectores apuntan «hacia arriba» · polar
En el CO₂ los dos vectores tienen el mismo módulo y sentidos exactamente opuestos: suman cero. En el agua los dos vectores forman un ángulo de 104,5°, así que se refuerzan en la dirección de la bisectriz y dejan un momento dipolar neto de 1,85 D. La molécula tiene un lado negativo, el del oxígeno, y uno positivo, el de los hidrógenos.
Ese momento dipolar del agua es la razón de casi todo lo que sigue: por qué disuelve sales, por qué hierve a 100 °C y por qué el hielo flota.
La regla práctica de la simetría
Los vectores se cancelan cuando los átomos periféricos son todos iguales y están distribuidos simétricamente alrededor del central. Eso ocurre en la lineal, la trigonal plana y la tetraédrica sin pares libres:
- Apolares: CO₂ (lineal), BF₃ (trigonal plana), CH₄ y CCl₄ (tetraédricas).
- Polares: H₂O y SO₂ (angulares), NH₃ y PCl₃ (piramidales), CH₃Cl (tetraédrica pero con un vecino distinto).
El CH₃Cl muestra que la simetría se rompe por dos motivos: un par libre, o un átomo periférico diferente. En el CCl₄ los cuatro vectores C–Cl se cancelan; cambiando un cloro por un hidrógeno, ya no.
Decidí si el CO2 y el H2O son moléculas polares. Datos: EN(H) = 2,1 · EN(C) = 2,5 · EN(O) = 3,5. El CO2 es lineal y el H2O es angular, con un ángulo de 104,5°.
Paso 1: los enlaces. Las dos diferencias:
Las dos caen entre 0,4 y 1,7, así que los cuatro enlaces son covalentes polares. Hasta acá las dos moléculas van iguales, y por eso este paso solo no resuelve nada.
Paso 2: la geometría. El CO₂ tiene dos regiones alrededor del carbono y es lineal. El agua tiene cuatro regiones, dos de ellas pares libres, y es angular.
Paso 3: los vectores. En el CO₂ el oxígeno es el más electronegativo de los dos lados, así que hay un vector apuntando hacia cada oxígeno:
La suma es cero. El CO₂ es apolar, con enlaces polares y todo. Esa contradicción aparente es el contenido del tema: no hay ningún lado de la molécula que sea más negativo que el otro, porque los corrimientos se compensan.
En el agua los dos vectores apuntan del hidrógeno hacia el oxígeno, y como los enlaces forman 104,5° entre sí, no son opuestos: tienen una componente común en la dirección de la bisectriz.
Y ahí queda armada la consecuencia que viene en el tema siguiente: el agua, al tener polos, se atrae fuertemente consigo misma y hierve a 100 °C. El CO₂, sin polos, ni siquiera es líquido a presión normal.
Dónde se cae la mayoría
- Concluir que la molécula es polar porque los enlaces lo son. El CO2 tiene dos enlaces polares y momento dipolar cero: la geometría los cancela.
- Sumar los momentos dipolares como números en vez de como vectores. Dos vectores iguales y opuestos suman cero, no el doble.
- Olvidar el par libre del átomo central al evaluar la simetría. Es lo que hace polares al agua y al amoníaco.
- Dar por apolar a una molécula tetraédrica sin mirar si los cuatro vecinos son iguales. El CCl4 es apolar y el CH3Cl no.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar Polaridad de enlace y polaridad molecular →Dónde entra este tema en el parcial
- Primer parcial — Del átomo a la temperatura de ebullición24 puntos · resuelto paso a paso
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