Miscibilidade e solubilidade

Miscibilidade e solubilidade são duas formas da propriedade de alguma substância poder ser dissolvida em outra, de mesmo estado físico ou de estado físico diferente, respectivamente. Para isso, vale a seguinte regra de ouro: “Semelhante dissolve semelhante”. Partindo desta regra, devemos pensar em quê uma substância precisa ser semelhante à outra para que as duas sejam miscíveis. A resposta a essa pergunta é a característica das substancias chamadas polaridade. Óleo e água não se misturam porque a água é polar (formam-se polos de acúmulo cargas positivas e negativas na molécula) e o óleo apolar (não se formam estes polos).

Definimos a polaridade de uma substância através da geometria molecular e da eletronegatividade dos átomos envolvidos na ligação.

Eletronegatividade é uma propriedade atômica que indica o quanto um átomo consegue atrair um par de elétrons compartilhado numa ligação covalente. Para isso, usamos uma tabela auxiliar, com base em medidas experimentais do cientista Linus Pauling:

Conhecendo apenas a fórmula molecular de uma ligação química, às vezes, não conseguimos definir se uma substância é polar ou apolar.

O primeiro passo é ver as diferenças de eletronegatividades entre dois elementos da ligação. Se a diferença (que passaremos a chamar de Δ) for entre 0 e 0,4; temos uma ligação covalente apolar, se Δ for entre 0,4 e 1,7, a ligação é covalente polar e se for maior que 1,7, a ligação é iônica. Disso, se conclui que ligações iônicas sempre geram substâncias polares, que se ligam a água com facilidade. Já se tratando de moléculas de ligações covalentes, fazemos primeiramente o cálculo das diferenças de eletronegatividades e olhamos a geometria molecular e os pares de elétrons livres.

Na molécula de tetracloreto de carbono (CCl₄), há quatro ligantes iguais e cada ligação é considerada covalente polar. Porém, os vetores de dipolo se anulam e a ligação é apolar. Por isso, nas ligações químicas, é válido conferir se o número de ligantes de um mesmo elemento é igual ao número de ligantes iguais.

Trocando um átomo de cloro por um de hidrogênio, temos o Clorofórmio (CHCl₃) e então, são quatro ligações e três ligantes iguais não havendo anulação dos vetores de dipolo. Portanto, o clorofórmio é molécula covalente polar.

No caso do Acetileno (Etino – C₂H₂), a geometria molecular é linear e há diferenças de eletronegatividades entre H e C que permitiriam concluir, a princípio, que o Acetileno é polar. Porém, como as ligações são iguais em ambos os lados, os vetores de dipolo se anulam. Portanto, o Acetileno é molécula covalente apolar.

Numa molécula formada por um só elemento, como o Oxigênio (O₂), não faz sentido falar em polaridade, porque ambos os átomos irão atrair os elétrons compartilhados na mesma intensidade.

Um caso especial é o das moléculas polares e apolares ao mesmo tempo. Elas possuem extremidades com cada uma destas características permitindo que sejam miscíveis com substâncias polares e apolares. O sabão (de qualquer tipo) é um caso de mistura que contém ésteres de triálcoois que conseguem unir a gordura e poeiras daquilo que se deseja limpar e transportá-las com água, permitindo a limpeza de objetos como conhecemos. A membrana plasmática de nossas células também possui substâncias polares e apolares: os fosfolipídeos (o radical fosfato é polar).

O Blog do Mestre recomenda as seguintes leituras sobre o tema:

FELTRE, Ricardo. Química / Ricardo Feltre. – 6.ed. – São Paulo: Moderna, 2004

ATKINS, Peter. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente / Peter Atkins e Loretta Jones; trad. Ignez Caracelli ... [et al.]. – Porto Alegre: Bookman, 2001.

             

Veja também: (Matemática Geral) O teste da reta horizontal