Questão de Biologia — A química da vida — FUNDATEC 2023

Momento de dipolo da água e estados físicos

Gabarito: letra A. O momento de dipolo da água no estado sólido é maior do que no estado gasoso, pois no gelo as moléculas estão organizadas em uma rede cristalina que maximiza o alinhamento dos dipolos, enquanto no vapor as moléculas estão isoladas e em movimento aleatório, reduzindo o dipolo resultante médio. Essa é a relação correta entre os estados físicos e o momento de dipolo da molécula de água.

O momento de dipolo é uma grandeza vetorial que mede a separação de cargas positivas e negativas em uma molécula. Na água, a diferença de eletronegatividade entre oxigênio e hidrogênio cria ligações polares, e a geometria angular da molécula (ângulo de aproximadamente 104,5°) faz com que os vetores de dipolo das duas ligações O–H não se cancelem, resultando em um dipolo resultante permanente. Esse dipolo é uma propriedade intrínseca da molécula isolada, mas o que varia entre os estados físicos é a interação entre os dipolos e o alinhamento médio deles.

No estado gasoso, as moléculas estão muito afastadas e em movimento desordenado; o dipolo de cada molécula existe, mas a orientação média é aleatória, e o efeito coletivo (polarização) é mínimo. No estado líquido, as moléculas estão mais próximas e há formação de ligações de hidrogênio, que tendem a alinhar parcialmente os dipolos, aumentando o momento de dipolo efetivo do sistema. No estado sólido (gelo), a estrutura cristalina organiza as moléculas em uma rede tetraédrica, com ligações de hidrogênio bem definidas, o que maximiza o alinhamento dos dipolos e, portanto, o momento de dipolo resultante é o maior entre os três estados.

A banca explora a confusão entre o dipolo da molécula isolada (que é constante) e o dipolo resultante do conjunto de moléculas (que depende do estado físico). O candidato que pensa que o dipolo é sempre o mesmo cai na alternativa E, e o que inverte a ordem cai nas alternativas B, C ou D.

Alternativa A — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Esta é a alternativa correta. No estado sólido, as moléculas de água estão organizadas em uma rede cristalina (gelo) que maximiza o alinhamento dos dipolos, resultando em um momento de dipolo efetivo maior do que no estado gasoso, onde as moléculas estão isoladas e desordenadas. A alternativa espelha exatamente essa relação: sólido > gasoso.

Alternativa B — ❌ Incorreta

Afirma que o momento de dipolo no estado gasoso é maior do que nos estados líquido e sólido. Isso inverte a ordem correta: no gasoso, as moléculas estão isoladas e com orientação aleatória, o que minimiza o dipolo efetivo. O correto é que o sólido apresenta o maior dipolo, seguido do líquido e, por último, o gasoso.

Alternativa C — ❌ Incorreta

Diz que o líquido tem dipolo maior que o gasoso, mas menor que o sólido. A primeira parte está correta (líquido > gasoso), mas a segunda está errada: o líquido tem dipolo menor que o sólido, não maior. A ordem correta é sólido > líquido > gasoso.

Alternativa D — ❌ Incorreta

Afirma que o líquido tem dipolo menor que o gasoso, mas maior que o sólido. Isso inverte completamente a ordem: o líquido tem dipolo maior que o gasoso e menor que o sólido. A alternativa D está duplamente errada.

Alternativa E — ❌ Incorreta

Diz que não há variação do momento de dipolo entre os estados físicos. Isso é falso: o momento de dipolo efetivo varia conforme o estado físico, pois depende do alinhamento e da interação entre as moléculas. O dipolo da molécula isolada é constante, mas o efeito coletivo muda.

Gabarito: letra A.