Hay dos enlaces químicos diferentes presentes en el agua. Los enlaces covalentes entre el oxígeno y los átomos de hidrógeno resultan de un intercambio de electrones. Esto es lo que mantiene juntas a las moléculas de agua. El enlace de hidrógeno es el enlace químico entre las moléculas de agua que mantiene unida la masa de las moléculas. Una gota de agua que cae es un grupo de moléculas de agua unidas por los enlaces de hidrógeno entre las moléculas.
Enlace de hidrógeno en agua líquida
Los enlaces de hidrógeno son relativamente débiles, pero dado que son tantos de ellos presentes en el agua, determinan sus propiedades químicas en gran medida. Estos enlaces son principalmente las atracciones eléctricas entre átomos de hidrógeno cargados positivamente y átomos de oxígeno cargados negativamente. En agua líquida, las moléculas de agua tienen suficiente energía para mantenerlas vibrando y moviéndose continuamente. Los enlaces de hidrógeno se forman y rompen constantemente, solo para formar una vez más. Si se calienta una fuente de agua en una estufa, las moléculas de agua se mueven más rápido a medida que absorben más energía térmica. Cuanto más caliente es el líquido, más se mueven las moléculas. Cuando las moléculas absorben suficiente energía, las que están en la superficie se liberan en la fase gaseosa del vapor. No hay enlaces de hidrógeno en el vapor de agua. Las moléculas energizadas flotan independientemente, pero a medida que se enfrían pierden energía. Al condensarse, las moléculas de agua se atraen entre sí, y los enlaces de hidrógeno vuelven a formarse en la fase líquida.
Enlace de hidrógeno en el hielo
El hielo es una estructura bien definida, a diferencia del agua en la fase líquida. Cada molécula está rodeada por cuatro moléculas de agua, que forman enlaces de hidrógeno. Como las moléculas de agua polares forman cristales de hielo, deben orientarse en una matriz como una red tridimensional. Hay menos energía y, por lo tanto, menos libertad para vibrar o moverse. Una vez que se disponen de manera que sus cargas atractivas y repulsivas estén equilibradas, los enlaces de hidrógeno se establecen de esta manera hasta que el hielo absorbe calor y se derrite. Las moléculas de agua en el hielo no están tan juntas como en agua líquida. Como son menos densas en esta fase sólida, el hielo flota en el agua.
Agua como disolvente
En las moléculas de agua, el átomo de oxígeno atrae a los electrones cargados negativamente con más fuerza que el hidrógeno. Esto le da al agua una distribución asimétrica de carga para que sea una molécula polar. Las moléculas de agua tienen extremos con carga positiva y negativa. Esta polaridad permite que el agua disuelva muchas sustancias que también tienen polaridad o una distribución desigual de la carga. Cuando un compuesto iónico o polar está expuesto al agua, las moléculas de agua lo rodean. Debido a que las moléculas de agua son pequeñas, muchas de ellas pueden rodear una molécula del soluto y formar enlaces de hidrógeno. Debido a la atracción, las moléculas de agua pueden separar las moléculas de soluto para que el soluto se disuelva en el agua. El agua es el "solvente universal" porque disuelve más sustancias que cualquier otro líquido. Esta es una propiedad biológica muy importante.
Propiedades físicas del agua
La red de enlaces de hidrógeno del agua le da una fuerte cohesión y tensión superficial. Esto es evidente si se deja caer agua sobre papel encerado. Las gotas de agua formarán perlas ya que la cera no es soluble. Esta atracción creada por la unión de hidrógeno mantiene el agua en una fase líquida en un amplio rango de temperaturas. La energía requerida para romper los enlaces de hidrógeno hace que el agua tenga un alto calor de vaporización, de modo que se necesita una gran cantidad de energía para convertir agua líquida en su fase gaseosa, vapor de agua. Debido a esto, la evaporación del sudor, que muchos mamíferos usan como sistema de enfriamiento, es efectiva porque se debe liberar una gran cantidad de calor del cuerpo de un animal para romper los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua. h2> Enlace de hidrógeno en Biosystems
El agua es una molécula versátil. Puede unirse por hidrógeno a sí mismo y también a cualquier otra molécula que tenga radicales OH o NH2 unidos a ellos. Esto es importante en muchas reacciones bioquímicas. Sus propiedades han hecho condiciones favorables para la vida en este planeta. Se requiere una gran cantidad de calor para elevar la temperatura del agua en un grado. Esto permite que los océanos almacenen enormes cantidades de calor y moderan el clima de la tierra. El agua se expande cuando se congela, lo que ha facilitado la meteorización y la erosión en las estructuras geológicas. El hecho de que el hielo es menos denso que el agua líquida permite que el hielo flote en los estanques. El nivel superior de agua puede congelar y proteger muchas formas de vida, que pueden sobrevivir el invierno más profundo en el agua.
