Reações de Dupla Troca e Polaridade de Moléculas


Reações de Dupla Troca

Ocorre quando dois compostos, ao reagirem, trocam entre si seus cátions ou seus ânions, dando origem a dois novos compostos. Podem ser representadas da se­guinte maneira:

a+b + c+d -> a+d + c+b

Exemplos:

NaCe + AgNO3 -» AgCe + NaNO3

Reações de Dupla Troca

As reações de dupla troca são reações que ocorrem entre íons quando são misturadas soluções de dois eletrólitos. São, portanto, reações Jônicas. Para que uma reação de dupla troca ocorra na prática, faz-se necessário ao menos uma das condi­ções citadas abaixo:
•   Um dos produtos é menos solúvel que os reagentes.
•   Um dos produtos é mais volátil (gasoso) que os rea­gentes.
•   Um dos produtos é menos ionizado que os reagen­tes.

Observação: Normalmente, as reações de dupla troca ocorrem entre ácidos e bases, ácidos e sais, bases e sais e sais e sais.

A seguir, vamos analisar cada uma das condições para a ocorrência ou não de uma reação de dupla troca. São exemplos desses produtos as bases insolúveis e os sais insolúveis.

Experiência 1

Num recipiente, são misturadas uma solução de ni­trato de prata (AgNO3(aq)) com uma solução de cloreto de sódio (NaC£(aq)). Essa reação só foi possível porque os íons Agj^q) e Ci(aq) reagem para formar o sal insolúvel AgCÍ(s). (Con­sulte a tabela de solubilidade dos sais). Os íons Na(aq) e NO3(aq) permanecem em solução, pois o sal correspondente (NaNO3(aq)) é solúvel em água. O sistema resultante apresenta duas fases: uma é o resíduo sólido (AgC£^s)) depositado no fundo do frasco, denominado precipitado; a outra fase é constituída por uma solução aquosa, contendo os íons Na(aq) e denominada sobrenadante.

A reação descrita pode ser representada por meio da Equação completa: AgN03(aq) + Naa(aq) -> Aga(aq) + NaN03(aq)

Experiência 2

Num recipiente, são misturadas uma solução de cloreto de amónio (NH4CC(aq)) com uma solução de hi­dróxido de sódio (NaOH(aq)). Essa reação só foi possível por­que os íons NH4(aq) e OH(ãq) rea­gem para formar NHs(g) e hteCty). O gás borbulha para fora da solução à medida que se forma.
Os íons Najgq) e Ct(aq) permane­cem em solução, pois o sal correspon­dente NaCtanO é solúvel em água.

A reação descrita pode ser re­presentada por meio de equações: Equação completa: NH4Ce(aq) + NaOH(aq) -> NH3(g) + H20(t) + NaCE(aq). Equação iônica completa: NH3(g) + H20(e) + Na^q)

Duas características definem se uma molécula é ou não polar: a diferença de eletronegatividade entre os átomos ligados e a geometria da molécula.
•      Se não houver diferença de eletronegatividade entre os átomos (ligações 100% covalentes), a molécula será apoiar, qualquer que seja a sua geometria. Exemplos: H2, N2, 03, P4, S8, CSe2.
•      Se houver diferença de eletronegatividade entre os áto­mos, a molécula poderá ou não ser polar, dependendo de sua geometria.
Exemplos: C02 – – molécula linear       – apoiar H20 — molécula angular – – polar

Vetor momento dipolar

Quando existe diferença de eletronegatividade entre dois átomos que estabelecem ligação covalente, dizemos que a ligação é polar porque ocorre a formação de uma carga elétrica parcial negativa (próxima ao átomo mais eletronegativo) e uma carga elétrica parcial positiva (próxima ao átomo menos eletronegativo). O produto dessa carga elétrica parcial, em módulo, 181, pela distância existente entre os núcleos dos átomos ligados, d, fornece o dipolo ou o momento dipolar, ji, da ligação covalente em questão.

Ao momento dipolar ji, pode ser atribuído um vetor ff, chamado de vetor momento dipolar. Todo vetor possui módulo, direção e sentido. D Módulo ou intensidade: valor numérico relacionado a uma grandeza física.
•      Direção: o que existe em comum a uma série de retas paralelas.
•      Sentido: uma das duas orientações possíveis que se pode tomar a partir de determinada direção.

O vetor momento dipolar ff, por convenção, sempre aponta no sentido do átomo do elemento mais eletronega­tivo. Quanto maior a diferença de eletronegatividade entre os átomos que estabelecem a ligação covalente, maior o valor do momento dipolar u. Observe:

A existência ou não de polaridade na molécula fica condicionada à sua geometria, que será responsável pelo resultado do somatório de todos os vetores das ligações polares dessa molécula, originando um único vetor mo­mento dipolar resultante.

Se o vetor momento dipolar resultante for igual a zero, a molécula será apoiar, mesmo possuindo ligações polares, e se for diferente de zero, a molécula será polar. Observe os exemplos a seguir para as moléculas de cloreto de hidrogênio, gás carbônico e água.

•   Cloreto de hidrogênio, HCE: geometria linear. O cloro é mais eletronegativo que o hidrogênio e atrai o par de elétrons da ligação, adquirindo caráter negativo (ô1″) e formando o vetor momento dipolar que, nesse caso, é igual a p*R * 0. Logo, a molécula é polar.

•   Gás carbônico, C02: geometria linear. O oxigênio é mais eletronegativo que o carbono, por­tanto os átomos de oxigênio atraem os dois elétrons da ligação dupla com o carbono, adquirindo caráter negativo (Ô2~) e formando os vetores momento dipolar p*i e p*2. Os elétrons das ligações ficam mais afastados do carbono, fazendo com que ele adquira caráter posi­tivo (Ô4+).

A molécula de C02(g) é linear porque o carbono (átomo central) não possui pares de elétrons livres. Assim, os elétrons das ligações arrumam-se no espaço de modo a ficar o mais afastados possível uns dos outros, ou seja, num ângulo de 180°. Por ser uma molécula linear, a soma dos vetores e jT2, que possuem a mesma direção, mas apontam para sentidos opostos, é igual a zero Cp*R = 0). A molécula de C02(g) é apoiar com ligações polares.

Água, H20: geometria angular.

O oxigênio (mais eletronegativo) atrai para perto de si os elétrons das ligações com o hidrogênio, adquirindo caráter negativo (Ô2~) e formando os vetores momento dipolar.

Polaridade das moléculas

Por ficarem afastados dos elétrons das ligações, os áto­mos de hidrogênio adquirem caráter positivo (Ô1+). A molécula de água é angular porque o oxigênio (átomo central) possui 2 pares de elétrons disponíveis no nível mais externo que repelem os elétrons das ligações com o hidrogênio. A soma dos vetores é diferente de zero e a molécula é polar.

Desse modo, o diclorometano apresenta ligações polares e, como possui geometria tetraédrica, é uma molécula polar. Cloreto de boro, BC^: geometria trigonal plana. O clo­ro é mais eletronegativo que o boro; o BCe3 apresenta ligações polares. Molécula apoiar. Amônia, NH3: geometria piramidal. A amônia apresenta ligações polares (o nitrogênio é mais eletronegativo que o hidrogênio) e possui geo­metria piramidal porque o nitrogênio (átomo central) tem l par de elétrons disponível no nível mais externo, que repele os elétrons das ligações feitas com os hidrogênios. A molécula é polar.
Diclorometano, CH2C£2: geometria tetraédrica. O carbono é mais eletronegativo que o hidrogênio e o cloro é mais eletronegativo que o carbono.

Solubilidade

Duas substâncias são solúveis entre si ou se dissol­vem uma na outra quando formam uma mistura homogênea. Como regra geral, temos:
Substância polar é solúvel (ou se dissolve) em substância polar e substância apoiar é solúvel (ou se dissolve) em substância apoiar. Em outras palavras: semelhante dissolve semelhante. Observe os exemplos a seguir:

•     O dissulfeto de carbono, CS2, apoiar, dissolve o enxofre, S8, apoiar.
•     A água, H20, polar, não dissolve o enxofre, S8, apoiar.
•     A água, H20, polar, dissolve o cloreto de sódio, NaC£, que, por ser iônico, é considerado uma substância muito polar.

Nesse caso, ao ser dissolvido na água, o cloreto de sódio, NaCe, sofre uma dissociação, ou seja, separa-se em cátions sódio, Na1+, e ânions cloreto, Ce1″. Cada íon é cercado de todos os lados por 6 moléculas de água, num fenômeno denominado hidratação iônica.
Como o cátion sódio, Nau, é positivo, a hidratação ocorre de modo que o átomo de oxigênio (ô) das moléculas de água fique orientado em direção ao sódio.

O ânion cloreto, Ce1″, por sua vez, é negativo e a hidratação ocorre de modo que os átomos de hidrogênio (ô+) das moléculas de água fiquem orientados em sua direção.

H90m     +    NaC£(0    ——- >     Na