Dipolo

Um dipolo é um par de pólos magnéticos, cada um com carga oposta, separados por uma curta distância.

Dipolo, literalmente, significa “dois pólos”, duas cargas elétricas, uma negativa e uma positiva.

Os dipolos são comuns nos átomos sempre que os elétrons (-) são distribuídos desigualmente em torno dos núcleos (+) e nas moléculas sempre que os elétrons são desigualmente compartilhados entre dois átomos em uma ligação covalente.

Quais são os diferentes tipos de dipolo?

O termo dipolo é usado em física e química para descrever um fenômeno eletromagnético no qual dois pólos, ou forças opostas, existem em uma determinada região.

Um dipolo pode surgir em muitas situações diferentes, mas a maioria dos dipolos pode ser classificada como elétrica ou magnética.

Os dipolos elétricos são frequentemente encontrados na química na forma de momentos moleculares dos dipolos – a separação da carga elétrica positiva e negativa através de uma molécula.

Os dipolos magnéticos podem ser observados em ímãs e bússolas comuns, bem como na atividade de micro-escala de elétrons e outras partículas.

A carga elétrica consiste em duas forças opostas ou polares: carga positiva e negativa. Essas duas forças se atraem quando são aproximadas, mas repelem outras cargas do mesmo tipo – repulsões negativas negativas, por exemplo.

O tipo de carga que uma substância possui é determinado pela distribuição de suas partículas subatômicas. Os elétrons carregam uma carga negativa, enquanto os prótons, encontrados nos núcleos atômicos, carregam a carga positiva.

Um dipolo molecular surge quando uma molécula tem uma separação de carga através de sua estrutura. Por exemplo, uma molécula de água tem um arranjo estrutural que atrai elétrons para um lado da molécula, deixando o outro lado com menos elétrons. Assim, uma carga positiva parcial se forma em uma extremidade da molécula, enquanto uma carga negativa parcial se forma na outra, tornando a molécula polar. Em outras palavras, a molécula de água tem um dipolo molecular.

A separação de carga da molécula de água não muda ou desaparece ao longo do tempo, por isso é considerado um dipolo permanente.

Um alinhamento temporário chamado dipolo instantâneo também pode se formar em algumas moléculas quando os elétrons migram temporariamente para uma parte da estrutura.

Os dipolos induzidos ocorrem quando os elétrons de uma molécula são atraídos ou repelidos por uma molécula polar.

Os dipolos magnéticos compõem a segunda categoria principal de dipolos encontrados na natureza. Como dipolos elétricos, eles consistem em dois pólos opostos que se atraem.

Ímãs de barra e agulhas de bússola são exemplos desse tipo de sistema.

Os pólos norte e sul de um ímã criam um dipolo, alinhando-se a um campo magnético. Os físicos pensam em um dipolo magnético como um loop de corrente elétrica girando em torno de um eixo enquanto ele se alinha.

Por exemplo, uma agulha da bússola gira até apontar para o norte, alinhando-se ao campo da Terra. A rotação de um elétron ao redor do núcleo de um átomo também é considerada um dipolo magnético.

O que é um momento dipolar?

Um dipolo é um sistema neutro que compreende duas partes com carga oposta.

Por exemplo, uma molécula de água é neutra como um todo, mas uma de suas extremidades é carregada positivamente enquanto a outra é carregada negativamente.

Esse objeto pode influenciar outros objetos carregados através de forças eletromagnéticas.

O momento dipolar de um dipolo é uma quantidade vetorial que descreve a força dessa influência. Seu tamanho é igual à magnitude de cada carga, multiplicada pela distância entre as duas partes do sistema.

A força da força exercida por um dipolo em uma partícula distante pode ser aproximada usando a equação F=2*pkq/r³. Aqui, p é o momento dipolar, k é a constante de Coulomb, q é o tamanho da carga líquida na partícula distante er é a separação entre o centro do dipolo e a partícula distante. Essa aproximação é quase perfeita no eixo longitudinal do sistema, desde que r seja significativamente maior que a separação entre os dois componentes do dipolo. Para partículas distantes desse eixo, a aproximação superestima a força em até um fator de 2.

A teoria da relatividade de Einstein liga forças elétricas a forças magnéticas. O campo magnético de um ímã de barra pode ser aproximado por um dipolo de cargas magnéticas, um próximo ao polo norte do ímã e outro próximo ao polo sul.

Tal conjunto é chamado dipolo magnético e a influência que exerce sobre uma carga distante movendo-se perpendicularmente ao campo pode ser aproximada em 2*µqs/r³, onde µ é o momento do dipolo magnético es é a velocidade.

Uma corrente elétrica que se move em um fio circular gera um campo magnético semelhante ao de um ímã de barra curto. O momento dipolar magnético de um fio desse tipo tem magnitude I*A, onde I é a corrente do fio e A é a área que ele traça no espaço. No nível atômico, o magnetismo é frequentemente visto como resultante do movimento dos elétrons ao longo de caminhos curvos.

O tamanho do momento dipolar magnético de uma partícula é igual a q*s/(2r), onde q é o tamanho da carga, s é a velocidade da partícula er é o raio do caminho.

Além de quantificar a força de um dipolo em partículas carregadas distantes, o momento do dipolo é útil para determinar a força que um campo externo exerce sobre um dipolo. Por exemplo, um forno de microondas cria campos elétricos variáveis e de vida curta. Esses campos fazem com que as moléculas de água, que são dipolos elétricos, giram. Esse movimento rotacional leva ao aumento da temperatura, que cozinha a comida. O torque máximo exercido em um dipolo por um campo externo é simplesmente o produto do momento do dipolo e da força do campo.

O que são as forças dipolo?

As forças dipolo descrevem uma forma de interação que pode acontecer entre moléculas. Como ímãs, as moléculas são frequentemente polares; eles têm cargas positivas e negativas em lados diferentes com base em sua estrutura molecular. A parte positiva de uma molécula pode atrair a parte negativa de outra, reunindo-as. Existem dois tipos diferentes de forças dipolo; alguns são permanentes e outros duram apenas um instante. Ambos os tipos têm um impacto significativo nas interações entre moléculas.

As forças dipolo instantâneas e temporárias são conhecidas como forças de dispersão de Londres. Os elétrons nos átomos são muito móveis e podem se alinhar de forma que ocorra um dipolo temporário, ou separação de cargas positivas e negativas. Quando isso acontece com várias moléculas ao mesmo tempo, breves forças atraentes ou repulsivas podem ocorrer.

Esse processo é baseado na probabilidade de que o arranjo de elétrons em um determinado átomo ou molécula exista de uma maneira específica em um momento específico. As forças de dispersão de Londres, apesar de sua relativa raridade em átomos e moléculas individuais, são significativas porque o grande número de átomos ou moléculas tipicamente presentes em uma dada substância quase garante que pelo menos alguns deles irão interagir através de dipolos instantâneos.

As forças dipolo permanentes são conhecidas como interações dipolo-dipolo ou interações Keesom e existem entre moléculas polares.

Uma molécula tende a ter um dipolo permanente quando é composta de átomos que possuem diferentes valores de eletronegatividade.

A eletronegatividade é uma propriedade de átomos ou moléculas que descreve sua capacidade de atrair elétrons para si e formar ligações com outros átomos ou moléculas.

Quando átomos com diferentes valores de eletronegatividade se ligam e formam moléculas, eles tendem a ter cargas permanentes e diferentes em diferentes partes de suas estruturas.

Quando moléculas com dipolos permanentes estão próximas de outras moléculas com dipolos permanentes, há muitas interações atraentes e repulsivas fortes entre as partes polares das moléculas.

As ligações de hidrogênio são um terceiro tipo de interação intermolecular causada por forças dipolares e são outra forma de interações dipolares permanentes. Eles só podem ocorrer entre hidrogênio e outro átomo, daí o nome.

O outro átomo pode ser oxigênio, flúor ou nitrogênio. As ligações de hidrogênio são essencialmente uma forma mais forte de interações dipolo-dipolo.

As ligações de hidrogênio são provavelmente o mais importante dos diferentes tipos de forças dipolo por causa de seus efeitos na água.

As moléculas de água são muito polares por causa de seus arranjos de elétrons e tendem a exibir uma grande quantidade de ligações de hidrogênio.

Os átomos de hidrogênio em uma molécula de água podem interagir com átomos de oxigênio em outras moléculas de água.

Esse grau de atração fornece à água muitas das propriedades necessárias para seu papel vital no ambiente da Terra, como a coesão e um alto ponto de ebulição.

É necessária uma quantidade significativa de energia para superar as ligações de hidrogênio, o que confere uma grande estabilidade a um ambiente que é composto principalmente de água.

O termo dipolo é usado em física e química para descrever um fenômeno eletromagnético
no qual dois pólos e forças opostas existem em uma determinada região

As ligações de hidrogênio formadas pelas moléculas de água são um produto das forças dipolo

Fonte: www.chem.purdue.edu/dictionary.cambridge.org/www.thoughtco.com/chem.libretexts.org/www.wisegeek.org/www.sciencedirect.com/science.jrank.org