Agua

AGUA La molécula de agua está constituida por dos átomos de hidrógeno unidos por enlaces covalentes al átomo de oxígeno. Cada enlace covalente implica compartir dos electrones entre los átomos de hidrógeno, en que cada átomo aporta un electrón. Se tiene dos de enlace y dos pares solitarios localizados sobre el átomo de O; estos últimos tienden a ocupar mayor espacio alrededor del oxígenorestándole espacio a los pares de enlace, debido a ello el ángulo entre las dos uniones oxígeno-hidrógeno es 104.5° y no 109° como se esperaría teóricamente. El agua es una molécula polar, en la cual se tienen dos polos o centros de gravitación de carga negativa y positiva que resultan de la diferente concentración de electrones en el espacio. Al existir un dipolo en tal molécula, ésta puede atraer a susvecinas por fuerzas de atracción entre cargas de diferente signo. Estas fuerzas se denominan atracción dipolo-dipolo, las cuales son importantes en sustancias al estado líquido o sólido donde la cercanía molecular es muy grande. Dado que el átomo de oxígeno es pequeño y bastante electronegativo, la concentración de electrones en su entorno es elevada, por lo que las cargas negativa sobre el oxígenoy positiva entre los átomos de hidrógeno son considerables. Se deduce que las atracciones dipolo-dipolo entre moléculas de agua son importantes, en realidad muy fuertes, porque las moléculas polares de agua, siendo pequeñas, pueden acercarse mucho más que moléculas mayores y pueden atraerse fuertemente por su gran polaridad. Esta atracción dipolo-dipolo que es inusualmente fuerte y en la queparticipa el átomo de hidrógeno se denomina puente protónico o puente de hidrógeno (Figura 1), que aparece tanto en el agua líquida como en el hielo.

Figura 1. Puente de hidrógeno
Esta estructura muestra que cada átomo de oxígeno de las moléculas de agua que forman una masa de hielo está unido por dos enlaces covalentes a átomos de hidrógeno y por puente protónico a moléculas vecinas. La energíade los puentes de hidrógeno es aproximadamente un 1% del enlace covalente. Esta gran diferencia de energía hace la distinción entre el enlace covalente, que es un enlace primario y por lo tanto muy fuerte, y el puente protónico, que es un enlace secundario. El puente protónico es el responsable de que el agua tenga puntos de fusión y ebullición anormalmente altos; es decir, el agua es un líquidoasociado, no así el resto de hidruros del grupo 16, ya que el azufre, selenio y teluro son insuficientemente electronegativos para formar el puente de hidrógeno. En la molécula de agua los pares electrónicos están orientados hacia los vértices de un tetraedro irregular, por lo que al considerar una masa de hielo, sus moléculas forman una inmensa red tridimensional altamente ordenada que evita quelas moléculas se acerquen mucho entre sí. El

puente protónico que se establece, hace que las moléculas de agua adopten una estructura que deja huecos hexagonales que forman una especie de canales a través de la red tridimensional. Cuando la energía externa o medio ambiental es superior a la que se encuentra en la masa de hielo, existe mayor vibración entre las moléculas de agua, y, comoconsecuencia, se rompe dicha red tridimensional para dar paso al agua líquida.

Figura 2. Estructura del hielo A temperaturas muy bajas, (-183ºC), cada molécula de agua se enlaza a cuatro moléculas más por enlaces de hidrógeno y resulta una estructura tridimensional abierta (Ver Figura 2). A temperaturas más elevadas se rompen algunos enlaces de hidrógeno, pero aún a 0ºC el agua líquida conservaapreciablemente la estructura abierta del hielo. El agua es más densa que el hielo, ya que por ruptura de los enlaces de hidrógeno tiene lugar un empaquetamiento más compacto de las moléculas de agua. 

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS

La energía del enlace O-H (aproximadamente 460 kJ/mol) permite que la molécula del agua sea muy estable al calor; no obstante, alrededor de los 1000ºC ocurre una...