Por que a gente sempre se confunde com isso
O metano (CH) é apolar. Ponto. Mas a resposta curta não ajuda muito quando você está na faculdade e o professor pede para justificar, porque aí começa a confusão com eletronegatividade, geometria molecular e vetores de momento de dipolo. Eu já vi aluno passar meia aula tentando explicar por que CH é apolar sem entender de fato o conceito. A primeira coisa que mata a discussão é a diferença de eletronegatividade entre carbono e hidrogênio. No Pauling, carbono é 2,55 e hidrogênio é 2,20. A diferença é 0,35. Isso já classifica a ligação C-H como praticamente apolar por si só, segundo a maioria dos livros-texto. Ligação com diferença menor que 0,4 entra na zona cinzenta, mas na prática a gente trata como não-polar mesmo. Então nem precisa entrar no argumento geométrico, tecnicamente. Mas como os professores adoram pedir as duas justificativas, vamos lá.
ch4 é polar ou apolar e como responder isso em prova
A segunda justificativa, e a que realmente importa no contexto acadêmico, envolve geometria. O metano tem geometria tetraédrica, com ângulos de ligação de 109,5°. Mesmo que você considere cada ligação C-H como um vetor de dipolo pontuando do H para o C, a simetria tetraédrica faz com que a soma vetorial desses quatro dipolos resulte em zero. Vetores iguais distribuídos simetricamente em três dimensões se cancelam. Isso vale para qualquer molécula do tipo AX com geometria tetraédrica perfeita — CCl é outro exemplo clássico que cai sempre. O pulo do gato que poucos ensinam é que a gente não deve usar apenas o parâmetro de diferença de eletronegatividade como critério absoluto. Tem gente que estuda isso de cor: "diferença menor que 0,4 = apolar, maior que 1,7 = iônica". Isso funciona para ligações isoladas, mas molécula acima a regra quebra. Um caso que eu lembro bem é quando eu estava revisando para uma prova de físico-química e analisei a molécula de ClF. A diferença de eletronegatividade entre Cl (3,16) e F (3,98) é 0,82, então as ligações são polares. O formato T derivaado de pirâmide bipolar com dois pares isolados no cloro gera um momento de dipolo resultante grande. Até aí tudo certo. Mas o que me pegou foi uma questão sobre o CS. A diferença entre C (2,55) e S (2,58) é 0,03 — praticamente nula. A molécula é linear, e mesmo que as ligações tivessem alguma polaridade, a simetria resolveria. O aluno que decorou tabelas e não entende vetores erra nessas questões com frequência.
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O problema mais comum que eu encontrei na prática, e que se repete todo semestre, acontece quando o aluno identifica corretamente que o CH é apolar, mas não consegue diferenciar isso de moléculas como a NH ou a HO. A diferença é que amônia e água têm pares de elétrons não ligantes no átomo central, o que quebra a simetria. No NH, o tetraedro distorto com um vértice ocupado pelo par isolado gera um momento de dipolo resultante apontando para cima. Na água, o formato angular com dois pares isolados gera um dipolo ainda maior. O CH não tem nenhum par isolado no carbono. Todos os quatro elétrons de valência estão em ligações. Isso é o que garante a simetria perfeita. Outro detalhe que as pessoas ignoram: o momento de dipolo do CH é exatamente zero por simetria, mas a molécula ainda tem interações intermoleculares. Elas são apenas do tipo London (dispersão), porque não há dipolo permanente. Isso explica por que o ponto de ebulição do metano é tão baixo (-161,5°C). Sem dipolo-dipolo ou ponte de hidrogênio, só as forças de dispersão seguram as moléculas juntas no líquido. E como o metano é pequeno, essas forças são fracas. Se você aumentar a cadeia, como no butano (CH), as forças de dispersão ficam mais fortes e o ponto de ebulição sobe para -1°C, mesmo sendo também uma molécula apolar. É esse tipo de nuance que separa quem decorou de quem entendeu.
Na hora de resolver isso de forma rápida, o fluxo que eu uso é: primeiro verifico a diferença de eletronegatividade das ligações. Se for menor que 0,4, já posso concluir que a molécula é apolar sem olhar geometria. Se for maior, aí preciso desenhar a estrutura de Lewis, aplicar VSEPR para achar a geometria, e verificar se há simetria suficiente para cancelar os vetores de dipolo. Moléculas do tipo AX tetraédrico, AX trigonal planar, e AX linear são sempre apolares quando os átomos X são idênticos. Qualquer assimetria — átomo X diferente, par isolado no central, ou geometria distorcida — quebra a simetria e gera polaridade. Se você está estudando isso para uma prova, pratique desenhando as estruturas de Lewis e somando vetores. Não adianta só decorar que metano é apolar. A prova vai cobrar etano, propano, ciclopentano, e daí a coisa complica se você não souber visualizar a geometria. O tempo que eu gastava errando questão desse tipo caiu de 3 minutos para 30 segundos depois que comecei a treinar a identificação visual das geometrias antes de calcular qualquer coisa.
