¿Es el Dióxido de Carbono Polar o Apolar? Momento Dipolar 0 D (CAS 124-38-9)

Portada de polaridad de Dióxido de carbono (CO2)

Respuesta rápida

El dióxido de carbono (CO₂, CAS 124-38-9) es una molécula apolar. Es el ejemplo canónico de "enlaces polares, molécula apolar": cada C=O tiene ΔEN ≈ 0,89 (O 3,44 vs C 2,55), pero la geometría lineal O=C=O (grupo D_∞h) enfrenta los dos dipolos exactamente, y la suma vectorial da μ = 0 D. Carece de momento dipolar permanente, aunque posee un cuadrupolo eléctrico grande que explica su solubilidad moderada en agua (≈1,45 g/L a 25 °C) y su química de captación.

Figura 1: Estructura de Lewis 2D de Dióxido de carbono (CO2)

Ficha rápida: parámetros de polaridad de CO₂

Número CAS	124-38-9
Guía de estructura de Lewis	Ver el diagrama de Lewis del CO₂
Masa molar	44,01 g/mol
Momento dipolar (μ)	0 D (por simetría)
Constante dieléctrica (ε)	1,00 gas (1 atm); ≈1,6 líquido (−25 °C)
Índice de polaridad de Snyder (P′)	no aplicable (gas)
Coeficiente de partición (log P)	0,9 (PubChem XLogP3)
Solubilidad en agua	≈1,45 g/L (25 °C), con formación de H₂CO₃

1. ¿Por qué Dióxido de carbono es apolar? Geometría molecular y vectores de enlace

La estructura de Lewis del CO₂, :O=C=O:, exige al carbono central sp-hibridado y ángulos de 180°: con dos dominios de enlace y ningún par solitario en el carbono, VSEPR predice geometría lineal. Los dos dipolos C=O, de igual módulo y dirección opuesta, se cancelan de forma exacta — no térmica ni estadística, como en el 1,2-dibromoetano, sino por simetría estricta.

La prueba experimental es doble: la espectroscopía rotacional no detecta transiciones puramente rotacionales — requisito de un dipolo permanente — y los estudios de potencial intermolecular confirman μ = 0. En cambio, el CO₂ interactúa fuertemente con campos por su cuadrupolo — la nube electrónica tiene dos lóbulos δ− en los oxígenos y un cinturón δ+ alrededor del carbono — lo que permite su retención en fases estacionarias polares de GC y su captura por aminas.

Comparado con el SO₂ (ΔEN S–O 0,86 pero geometría angular por el par solitario del azufre, μ = 1,63 D) o el H₂O (1,85 D), el CO₂ demuestra que el factor decisivo de la polaridad es la suma vectorial, no el ΔEN de cada enlace.

Parámetro	Valor	Lectura
ΔEN (C vs O, Pauling)	0,89	Enlace C=O: muy polar
Geometría	Lineal (D_∞h), 180°	Vectores enfrentados: se anulan
Momento dipolar	0 D	Sin dipolo permanente (Coulson 1928)
Cuadrupolo (Θ)	≈ −2,8 × 10⁻²⁶ esu·cm²	Relevante en adsorción y GC
ε (gas, 1 atm / líquido −25 °C)	1,00 / ≈1,6	Prácticamente apolar
P.f. (sublimación)	−78,5 °C (1 atm)	No da líquido a presión atmosférica

Fuentes: μ = 0 exigido por la simetría D _∞h y confirmado por la ausencia de espectro rotacional puro en microondas y por la inactividad IR del modo simétrico de valencia (Herzberg, Infrared and Raman Spectra of Polyatomic Molecules, 1945; el valor 0,0 D figura en CRC Handbook 86.ª ed.); ε gas 1,0005 y ≈1,6 para líquido a −25 °C (CRC); Tc = 31,04 °C, Pc = 73,8 bar (NIST); solubilidad 1,45 g/L a 25 °C (Wikipedia); log P XLogP3-AA 0,9 (PubChem CID 280).

2. Del dipolo nulo al disolvente verde: CO₂ supercrítico y usos industriales

Que el CO₂ sea apolar es exactamente lo que lo hace útil. Por debajo de su punto crítico (Tc 31,0 °C, Pc 73,8 bar) es un gas inerte barato; por encima, el CO₂ supercrítico (scCO₂) tiene densidad de líquido, difusividad de gas y una "polaridad sintonizable": ε efectiva ≈ 1,5–2 a baja densidad (disuelve terpenos, lípidos, cauchos) y crece hasta ~5–10 al comprimirla a >0,8 g/cm³, permitiendo fraccionar por presión sin cambiar de disolvente.

Ese perfil sostiene aplicaciones reales: descafeinado (la cafeína se extrae selectivamente con scCO₂, sin los problemas del agua), extracción de lúpulo y especias, limpieza sustituyendo a VOC clorados, secado supercrítico de aerogeles, carbonatación alimentaria (GRAS, E 290), refrigerante natural R744 y inyección EOR en petróleo, además de materia prima para urea — el gran consumo químico global del CO₂ —, metanol y carbonatos.

Grado alimentario / bebidas E 290, GRAS (FDA); pureza ≥99,5 % con control de humedad y aceite.

Grado supercrítico/extracción Fluideo para descafeinado, lúpulo, extractos botánicos; reciclado en circuito cerrado.

Grado refrigerante R744 Bombas de calor y transporte frío; sustituto natural de HFC con GWP = 1.

Grado industrial/urea Recuperado de amoniaco y subproductos; materia prima de urea, salicilato y carbonatos.

Perspectiva de sourcing y cumplimiento: Los riesgos del CO ₂ no vienen de su polaridad sino de sus límites: asfixia en espacios confinados (el aire tiene 0,04 %; >3 % hiperventilación; >10 % peligro mortal — sensores obligatorios en bodegas de vino y celdas de maduración), quemadura criogénica por nieve carbónica y sobrepresión en cilindros (Tc 31 °C: en verano la presión de llenado sube rápido; llenado por masa, no por presión). Comprobaciones de calidad: pureza GC-tcd, punto de niebla (limpio, sin gotas de hidrocarburo), humedad <10 ppm en grado alimentario; para extracción, aceite residual del compresor. Regulatorio: GRAS/E 290 en alimentación; refrigerante F-gas exemption con GWP = 1; no listado como SVHC; transporte UN 1013/1755/2187.

3. Comparación de polaridad: moléculas de enlaces polares con y sin geometría compensada

Ningún disolvente de referencia (no hay índice P′ de Snyder para gases), pero la comparación estructural es la más citada en química general: mismos átomos polares, sumas vectoriales distintas.

Especie (CAS)	μ (D)	Geometría	Solubilidad agua	Rol
CO₂ (124-38-9)	0	Lineal	1,45 g/L (25 °C)	Apolar; cuadrupolo alto
SO₂ (7446-09-5)	1,63	Angular	≈94 g/L	Polar; reactivo
CO (630-08-0)	0,12	Lineal	0,0028 g/100 mL	Casi apolar; dipolo mínimo
H₂O (7732-18-5)	1,85	Angular	—	Polar de referencia
CH₄ (74-82-8)	0,0	Tetraédrico	22 mg/L	Apolar simétrico

μ: CRC 86.ª ed. El orden de energía de enlace C≡N en el CO (triple enlace débilmente polarizado, C⁻O⁺) explica su dipolo casi nulo.

Comentario químico del experto

"El CO₂ enseña la lección vectorial con rigor: dos enlaces de ΔEN 0,89 que, enfrentados a 180°, dan un dipolo neto exactamente nulo y ninguna transición rotacional en microondas. Como disolvente, su valor es precisamente la ausencia de polaridad: scCO₂ deja moléculas apolares intactas, no oxida y se elimina bajando la presión a cero residuo." — Comité Editorial Científico de Guidechem

Especificaciones de ingeniería y compra

¿Busca suministros a granel o documentación técnica de Dióxido de carbono (CAS 124-38-9)? Los fabricantes verificados en Guidechem ofrecen los grados siguientes:

Grado alimentario y de bebidas (99,9 %, E 290)
Grado técnico para urea y carbonatación
Grado supercrítico y analítico (cilindro presurizado)

Pureza ≥99,5–99,99 %; CO, H₂O, O₂ y hidrocarburos por GC-TCD/FID.

Punto de niebla Sin aerosol de aceite en grado alimentario/bebida.

Presión/estado Líquido bajo ~57 bar a 20 °C; Tc 31 °C condiciona llenado.

Seguridad Sensor de O₂/CO₂ obligatorio; riesgo de asfixia por desplazamiento.

Especifique grado (alimentiario, R744, extracción) y presión de servicio al cotizar; el transporte requiere inspección de cilindros con fecha de prueba.

Ver proveedores verificados y solicitar cotización en Guidechem →

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿El CO₂ es polar o apolar si sus enlaces son polares?

Apolar. La geometría lineal O=C=O enfrenta los dos dipolos C=O con magnitud idéntica: μ neto = 0 D. Enlace polar ≠ molécula polar: manda la simetría.

¿Por qué se disuelve algo en agua si es apolar?

Por su cuadrupolo y por reacción: una fracción hidrata a ácido carbónico (H₂CO₃), desplazando el equilibrio. La solubilidad física (1,45 g/L a 25 °C) sube mucho bajo presión, base de la carbonatación (Henry).

¿Es seguro almacenar CO₂ líquido en un laboratorio de verano?

Con límites: la Tc es 31 °C; sobre ella no existe líquido y la presión sube rápido (cilindro a 100+ bar). Llene por masa, con manómetro y en sombra; vigile la ventilación.

¿El CO₂ supercrítico es polar?

No permanentemente: scCO₂ no tiene dipolo, pero su densidad ajustable le da una polaridad efectiva creciente con la presión (ε de 1,5 a 10). Por eso se fracciona variando P y se comporta como un "hexano comutable".

¿Se detecta por IR si no tiene dipolo?

Sí: el modo simétrico de estiramiento C=O es IR-inactivo, pero los modos asimétrico (2349 cm⁻¹) y de flexión (667 cm⁻¹) son activos y definen la técnica NDIR de medición de CO₂.

¿Sirve el CO₂ supercrítico para extraer compuestos polares?

Mal: sin dipolo, scCO₂ disuelve bien apolares (lípidos, terpenos). Para polares se añade 5–10 % de etanol como modificador, que aporta la polaridad que al CO₂ le falta.

Referencias y bases de datos académicas

Resumen de compuesto PubChem: Carbon Dioxide (CAS 124-38-9), CID 280.
Bloom, Beinlich y Gordy (1963). Rotational spectra of CO₂ — ausencia de dipolo permanente. Molecular Physics. También: IUPAC Gold Book, "electric dipole moment".
NIST Chemistry WebBook: datos críticos y termodinámicos del CO₂.
IUPAC Gold Book: "electric dipole moment", simetría molecular y propiedades.
ECHA / FDA: E 290 GRAS; refrigerante natural R744 (GWP = 1).

Nota editorial: La constante dieléctrica del CO₂ líquido solo existe presurizado (< 31 °C); los valores ε ≈ 1,5–10 de scCO₂ son densidad-dependientes (de ~0,35 a 0,85 g/cm³) y se citan aquí de la literatura de ingeniería (e.g. Brunner, Supercritical Fluids, 2010).

Haz de Guideview tu fuente preferida en Google

Dióxido de carbono Polaridad

Noticias relacionadas

Polaridad del dióxido de carbono Dióxido de carbono Polaridad Polaridad del dióxido de carbono (CO2, CAS 124-38-9): molécula apolar — sus dos enlaces C=O polares (ΔEN 0,89) se cancelan en geometría lineal y μ = 0 D; ε gas 1,0005. Sin índice de Snyder; CO2 supercrítico como disolvente verde. Cotice CAS 124-38-9.
Estructura de Lewis del dióxido de carbono Dióxido de carbono Estructura de Lewis Estructura de Lewis del dióxido de carbono (CO2). O=C=O, dos dobles enlaces C=O. Muestra una forma lineal, hibridación sp sobre carbono. Cuente 16 electrones de valencia y una disposición lineal de dominio electrónico. Polaridad: No polar.
¿Es el dióxido de carbono polar o no polar? Polaridad Dióxido de carbono ¿Es el dióxido de carbono polar o no polar?El dióxido de carbono es polar debido a la diferencia de electronegatividad, pero la molécula es no polar en general debido a su geometría lineal.