Agua É Polar Ou Apolar

Polareza molecular explicada sem enrolação

Vou direto ao ponto. Quando alguém pergunta se água é polar ou apolar, a resposta curta é que a molécula de água tem geometria angular, os átomos de hidrogênio ficam de um lado e o oxigênio do outro, e isso cria um dipolo elétrico permanente. A diferença de eletronegatividade entre oxigênio e hidrogênio é de 1,24 unidades na escala de Pauling, o que significa que os elétrons da ligação O-H ficam muito mais perto do oxigênio. A questão é que muita gente confunde polareza com solubilidade de forma simplista. Tenho colegas que acham que porque uma molécula tem ligações polares, ela automaticamente se dissolve em qualquer solvente polar. Isso não é verdade. A água, por exemplo, não dissolve óleos mesmo sendo polar, e isso tem a ver com entropia e com a organização das moléculas de água ao redor de cadeias hidrocarbonadas apolares. O custo entrópico de formar uma "gaiola" de hidratação é alto demais para as interações favoráveis compensarem.

Por que água é polar e como isso muda tudo

O ângulo de ligação H-O-H é de 104,5 graus, não 90 graus como muitos imaginam. Esse valor acontece porque os dois pares de elétrons livres no oxigênio repelem as ligações sigma, comprimindo o ângulo além do tetraédrico ideal de 109,5 graus. Se o ângulo fosse 180 graus, a água seria linear e as funções dipolo se cancelariam. A molécula seria apolar. O formato bent é o que faz tudo funcionar. Na prática laboratorial, isso se traduz em propriedades muito específicas. A água tem constante dielétrica de 78,4 a 25 °C. Isso é altíssimo comparado a solventes orgânicos comuns. O etanol, por exemplo, fica em torno de 24,3. Essa diferença explica por que sais iônicos se dissolvem tão bem em água mas mal em etanol. A constante dielétrica alta reduz a força de atração entre íons opostos, facilitando a separação. Eu onceEstava preparando uma extração líquido-líquido com extrato de plantas e a água, por ser polar, arrastava compostos polares indesejados para a fase aquosa. Mudei o pH para 2 com ácido clorídrico diluído e usei diclorometano como solvente orgânico. A protonação dos grupos carboxílicos reduziu a polaridade dos compostos-alvo e a recuperação subiu de 40% para 78%. Não é um truque mágico, é só aplicar o princípio de que a forma protonada de um ácido fraco é muito menos polar que sua forma desprotonada.

Pegadinhas que todo mundo acaba descobrindo na marra

Um erro comum é achar que água pura é isolante. A água purificada tem resistividade de 18,2 M·cm a 25 °C, o que é bom, mas assim que você expõe ao ar, o CO se dissolve e forma ácido carbônico, baixando a resistividade para algo em torno de 1 M·cm. Se você trabalha com química analítica ou eletroquímica, essa diferença é crítica. Água "pura" de fato só existe em sistemas fechados. Outra confusão frequente é sobre a relação entre polaridade e ponto de ebulição. A água ferve a 100 °C enquanto HS, que tem massa molecular maior mas não forma ligações de hidrogênio fortes, ferve a -60 °C. A diferença é de 160 graus. Ligações de hidrogênio são interações intermoleculares, não intramoleculares, e elas existem porque o hidrogênio carregado parcialmente positivo interage com os pares de elétrons livres do oxigênio de outra molécula. Isso não é um detalhe secundário, é o que torna a água um solvente universal para compostos iônicos e polares. Existe também uma limitação importante que raramente aparece em livros didáticos. A água não é um solvente perfeito para tudo. Compostos orgânicos com cadeias longas de metileno, mesmo tendo pequenos grupos funcionais polares, podem ter solubilidade desprezível. O caso clássico é o 1-octanol. Ele tem um grupo OH, mas a cadeia de oito carbonos domina o comportamento. A constante de partição octanol-água (log P) do 1-octanol é 3,0, o que significa que eleprefere drasticamente a fase orgânica. Isso é útil para prever comportamento de fármacos, mas é um lembrete de que polaridade não é binária.

Se você está começando em química orgânica e quer testar a polaridade experimentalmente, o método mais acessível é usar uma haste de vidro eletricamente carregada perto de um fio fino de água corrente. A água se desvia, o que comprova o dipolo. É um experimento de aula de ensino médio, mas funciona e é imediato. Para algo mais quantitativo, mede-se o momento de dipolo com espectroscopia micro-ondas, que dá cerca de 1,85 Debye para a molécula de água no estado gasoso.