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Las inusuales propiedades de las moléculas de agua

Las moléculas de agua tienen propiedades físicas y químicas inusual y. El agua puede existir en los tres estados de la materia, al mismo tiempo: líquido, gaseoso y sólido.

Imagínese que usted está sentado en su jacuzzi (lleno de agua líquida) viendo el vapor (gas) levantarse de la superficie, mientras disfruta de una bebida fría en un vaso lleno de cubitos de hielo (sólido). Muy pocas otras sustancias químicas pueden existir en todos estos estados físicos en este cierre de un rango de temperatura.

Las propiedades únicas del agua

Las siguientes son algunas de las propiedades únicas del agua:

  • En el estado sólido, las partículas de la materia son por lo general mucho más cerca de lo que son en el estado líquido. Así que si usted pone un sólido en su estado líquido, correspondiente, se hunde. Pero esto no es cierto de agua. Su estado sólido es menos denso que su estado líquido, por lo que flota.
  • Punto de ebullición del agua es inusualmente alta. Otros compuestos similares en peso de agua tienen un punto de ebullición mucho más bajo.
  • Otra propiedad única de agua es su capacidad para disolver una gran variedad de sustancias químicas. Se disuelve sales y otros compuestos iónicos, así como los compuestos covalentes polares, tales como alcoholes y ácidos orgánicos.

    El agua a veces se llama el solvente universal porque puede disolver muchas cosas. También puede absorber una gran cantidad de calor, lo que permite grandes cuerpos de agua para ayudar a moderar la temperatura en la tierra.

El agua tiene muchas propiedades inusuales debido a sus enlaces covalentes polares. El oxígeno tiene una electronegatividad mayor que el hidrógeno, por lo que los pares de electrones se tira en más cerca del átomo de oxígeno, lo que supone una carga parcial negativa. Posteriormente, ambos de los átomos de hidrógeno asumen una carga positiva parcial. Las cargas parciales sobre los átomos creados por los enlaces covalentes polares en agua se muestran en la figura siguiente.

Las inusuales propiedades de las moléculas de agua

Enlace covalente polar en el agua.

Las fuerzas intermoleculares

El agua es un dipolo y actúa como un imán, con el extremo de oxígeno que tiene una carga negativa y el extremo de hidrógeno tiene una carga positiva. Estos extremos cargados pueden atraer a otras moléculas de agua. Esta atracción entre las moléculas es una fuerza intermolecular (fuerza entre diferentes moléculas).

Las fuerzas intermoleculares pueden ser de tres tipos diferentes:

  • Fuerza de Londres (o fuerza de dispersión). Este tipo débil de la atracción generalmente se produce entre moléculas covalentes no polares, tales como nitrógeno, hidrógeno o metano. Es el resultado de los flujos y reflujos de los orbitales electrónicos, dando un débil y breve separación de carga alrededor del enlace.
  • Débil interacción dipolo-dipolo. Esta fuerza intermolecular se produce cuando el extremo positivo de una molécula dipolar es atraído hacia el extremo negativo de otra molécula dipolar. Es mucho más fuerte que una fuerza de Londres, pero sigue siendo bastante débil.
  • . Extremadamente fuerte interacción dipolo-dipolo Esta fuerza se produce cuando un átomo de hidrógeno está unido a uno de los tres elementos muy electronegativos - O, N, o F. Estos tres elementos tienen una atracción muy fuerte para el par de electrones de enlace, por lo que los átomos involucrados en el vínculo de asumir una gran cantidad de carga parcial.

    Esta unión resulta ser altamente polar - y cuanto mayor sea la polaridad, la más eficaz la unión. Cuando el O, N, o F en una molécula atrae el hidrógeno de otra molécula, la interacción dipolo-dipolo es muy fuerte. Esta interacción fuerte se llama un enlace de hidrógeno. El enlace de hidrógeno es el tipo de interacción que está presente en el agua, como se muestra en la siguiente ilustración.

    Las inusuales propiedades de las moléculas de agua

    El enlace de hidrógeno en el agua.

Las moléculas de agua se estabilizan mediante estos enlaces de hidrógeno, por lo que la ruptura (separar) las moléculas es muy duro. Los enlaces de hidrógeno representan el alto punto de ebullición del agua y la capacidad para absorber el calor. Cuando el agua se congela, los enlaces de hidrógeno bloquean el agua en un marco abierto que incluye una gran cantidad de espacio vacío.

En el agua líquida, las moléculas pueden ser un poco más cerca entre sí, pero cuando las formas sólidas, los enlaces de hidrógeno como resultado una estructura que contiene orificios grandes. Los agujeros aumentan el volumen y disminuyen la densidad.

Este proceso explica por qué la densidad del hielo es menor que la del agua líquida (los flotadores razón de hielo). La estructura del hielo se muestra a continuación, con los enlaces de hidrógeno indicadas por líneas de puntos.

Las inusuales propiedades de las moléculas de agua

La estructura de hielo.