Un Caso Excepsional El Agua
Páginas: 16 (3751 palabras)
Publicado: 3 de octubre de 2012
Un caso excepcional: la relación entre la estructura y las propiedades del agua.
La molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno cada átomo de hidrógeno está unido al átomo de oxígeno por un enlace covalente. En este enlace, relativamente fuerte, el átomo de hidrógeno y el átomo de oxígeno ponen en común un electrón cada uno. Estos átomos adquieren así unelectrón añadido: el átomo de hidrógeno se encuentra con dos electrones en vez de uno y el de oxígeno con ocho electrones periféricos en vez de seis (porque participa en dos enlaces). Como se sabe, estos números corresponden a capas electrónicas externas completas que confieren una gran estabilidad a la molécula.
El agua, ese liquido excepcional en tantos aspectos, está formada por moléculas H2O degeometría tetraédrica: los dos enlaces covalentes OH y los dos pares de electrónes libres (representados aquí con dos flechas) del átomo de oxígeno apuntan hacia los vértices de un tetraedro en cuyo centro esta el oxigeno (a). Las moléculas de agua pueden agruparse entre si gracias a unos enlaces de tipo electrostático llamados enlaces de hidrogeno, cuyo papel es determinante para las propiedadesdel agua. Puede establecerse un enlace de hidrogeno (B) entre el átomo de hidrogeno de una molécula y el de oxigeno de otra próxima. La configuración O-H....H es lineal.
A B
[pic][pic]
La distribución de los electrones en el enlace covalente OH no es simétrica: los electrones están más fuertementeatraídos por el átomo de oxigeno que por el de hidrógeno. Como consecuencia, el oxigeno queda cargado negativamente y los hidrógenos positivamente. Este desequilibrio en la distribución de las cargas eléctricas, añadido a la geometría no lineal de la molécula de agua (Fig. IA) se traduce en la existencia de un «momento bipolar - eléctrico». Este desequilibrio eléctrico es responsable del gran poderdisolvente del agua para con los cristales iónicos (determinadas sales, ácidos o bases). Las moléculas de agua pueden insertarse entre los iones constitutivos del cristal orientando hacia ellos la parte de carga eléctrica opuesta. El apantallamiento resultante debilita considerablemente la atracción entre los iones cristalinos, reduciendo la cohesión del cristal y facilitando su disolución.
Laestructura molecular del agua
En cualquiera de sus estados de agregación, el agua da la apariencia de ser una sustancia relativamente simple; sin embargo, tras esta primera impresión, se esconde un importante grado de complejidad a nivel microscópico. En la Figura 1 se muestra la imagen de una molécula de H2O individual; en ella se aprecia que los dos átomos de hidrógeno se encuentran unidos aun átomo de oxígeno, ambos del mismo lado, dándole a la molécula una forma en V, con un ángulo de 104.5 grados entre los enlaces O-H.
[pic]
Figura 1. a) Diagrama de una molécula de agua individual. b) Mapa de colores del potencial electrostático. c) Esquema simplificado del agua indicando cargas parciales en cada átomo.
Dicha geometría se determina por el ordenamiento de los pares electrónicosen la molécula: existe un total de 8 electrones de valencia o "exteriores" en el agua; de estos electrones, dos pares corresponden a enlaces oxígeno-hidrógeno (donde cada átomo aporta un electrón al enlace), mientras que los otros dos pares no participan en los enlaces y se consideran como pares de electrones "libres" o "no compartidos" del oxígeno. Al existir cuatro pares de electrones alrededordel núcleo del átomo de oxígeno, éstos se tienden a distribuir en tres dimensiones, manteniendo la mayor distancia posible entre ellos para que las fuerzas de repulsión sean mínimas. El resultado de tales interacciones es que los átomos de hidrógeno, junto con los pares electrónicos de los enlaces H-O, quedan proyectados de un mismo lado de la molécula, en tanto que los dos pares "libres" se...
La molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno cada átomo de hidrógeno está unido al átomo de oxígeno por un enlace covalente. En este enlace, relativamente fuerte, el átomo de hidrógeno y el átomo de oxígeno ponen en común un electrón cada uno. Estos átomos adquieren así unelectrón añadido: el átomo de hidrógeno se encuentra con dos electrones en vez de uno y el de oxígeno con ocho electrones periféricos en vez de seis (porque participa en dos enlaces). Como se sabe, estos números corresponden a capas electrónicas externas completas que confieren una gran estabilidad a la molécula.
El agua, ese liquido excepcional en tantos aspectos, está formada por moléculas H2O degeometría tetraédrica: los dos enlaces covalentes OH y los dos pares de electrónes libres (representados aquí con dos flechas) del átomo de oxígeno apuntan hacia los vértices de un tetraedro en cuyo centro esta el oxigeno (a). Las moléculas de agua pueden agruparse entre si gracias a unos enlaces de tipo electrostático llamados enlaces de hidrogeno, cuyo papel es determinante para las propiedadesdel agua. Puede establecerse un enlace de hidrogeno (B) entre el átomo de hidrogeno de una molécula y el de oxigeno de otra próxima. La configuración O-H....H es lineal.
A B
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La distribución de los electrones en el enlace covalente OH no es simétrica: los electrones están más fuertementeatraídos por el átomo de oxigeno que por el de hidrógeno. Como consecuencia, el oxigeno queda cargado negativamente y los hidrógenos positivamente. Este desequilibrio en la distribución de las cargas eléctricas, añadido a la geometría no lineal de la molécula de agua (Fig. IA) se traduce en la existencia de un «momento bipolar - eléctrico». Este desequilibrio eléctrico es responsable del gran poderdisolvente del agua para con los cristales iónicos (determinadas sales, ácidos o bases). Las moléculas de agua pueden insertarse entre los iones constitutivos del cristal orientando hacia ellos la parte de carga eléctrica opuesta. El apantallamiento resultante debilita considerablemente la atracción entre los iones cristalinos, reduciendo la cohesión del cristal y facilitando su disolución.
Laestructura molecular del agua
En cualquiera de sus estados de agregación, el agua da la apariencia de ser una sustancia relativamente simple; sin embargo, tras esta primera impresión, se esconde un importante grado de complejidad a nivel microscópico. En la Figura 1 se muestra la imagen de una molécula de H2O individual; en ella se aprecia que los dos átomos de hidrógeno se encuentran unidos aun átomo de oxígeno, ambos del mismo lado, dándole a la molécula una forma en V, con un ángulo de 104.5 grados entre los enlaces O-H.
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Figura 1. a) Diagrama de una molécula de agua individual. b) Mapa de colores del potencial electrostático. c) Esquema simplificado del agua indicando cargas parciales en cada átomo.
Dicha geometría se determina por el ordenamiento de los pares electrónicosen la molécula: existe un total de 8 electrones de valencia o "exteriores" en el agua; de estos electrones, dos pares corresponden a enlaces oxígeno-hidrógeno (donde cada átomo aporta un electrón al enlace), mientras que los otros dos pares no participan en los enlaces y se consideran como pares de electrones "libres" o "no compartidos" del oxígeno. Al existir cuatro pares de electrones alrededordel núcleo del átomo de oxígeno, éstos se tienden a distribuir en tres dimensiones, manteniendo la mayor distancia posible entre ellos para que las fuerzas de repulsión sean mínimas. El resultado de tales interacciones es que los átomos de hidrógeno, junto con los pares electrónicos de los enlaces H-O, quedan proyectados de un mismo lado de la molécula, en tanto que los dos pares "libres" se...
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