1. Naturaleza no polar: El nitrógeno es una molécula no polar, lo que significa que carece de una carga eléctrica significativa. El agua, por otro lado, es una molécula polar con una carga parcial positiva en los átomos de hidrógeno y una carga parcial negativa en el átomo de oxígeno. Las moléculas no polares generalmente no interactúan fuertemente con las moléculas polares, lo que lleva a una solubilidad limitada.
2. Fuerzas intermoleculares fuertes: Las moléculas de nitrógeno tienen fuertes fuerzas intermoleculares conocidas como fuerzas de van der Waals. Estas fuerzas surgen de la atracción entre las regiones ligeramente positivas y negativas de moléculas vecinas. La fuerza de estas fuerzas entre las moléculas de nitrógeno las mantiene muy juntas, lo que reduce la capacidad de las moléculas de agua para penetrar y disolver el gas nitrógeno.
3. Baja polarización: La polarizabilidad se refiere a la capacidad de una molécula de distorsionar su nube de electrones en respuesta a un campo eléctrico. Las moléculas de nitrógeno tienen una baja polarización, lo que significa que no se deforman ni distorsionan fácilmente por el campo eléctrico de las moléculas de agua. Esto debilita aún más las interacciones entre el nitrógeno y el agua, lo que da como resultado una solubilidad reducida.
4. Punto de ebullición alto: El nitrógeno tiene un punto de ebullición relativamente alto (-195,8°C) en comparación con otros gases como el oxígeno y el dióxido de carbono. El punto de ebullición de una sustancia es un indicador de la fuerza de sus fuerzas intermoleculares. El punto de ebullición más alto del nitrógeno sugiere fuerzas intermoleculares más fuertes, que hacen que sea menos probable que se disuelva en agua.
5. Energía de hidratación: La energía de hidratación se refiere a la energía liberada cuando los iones o moléculas polares interactúan con las moléculas de agua y quedan rodeadas por una capa de hidratación. El nitrógeno, al ser una molécula apolar, no sufre una hidratación significativa. La falta de interacciones de hidratación favorables contribuye aún más a su baja solubilidad en agua.
A diferencia del nitrógeno, gases como el oxígeno y el dióxido de carbono son más solubles en agua debido a su mayor polaridad, fuerzas intermoleculares más débiles, puntos de ebullición más bajos e interacciones de hidratación más favorables.
