Por Diane EvansActualizado el 30 de agosto de 2022
El agua contiene dos tipos distintos de enlaces:enlaces covalentes que mantienen unidos los átomos de oxígeno e hidrógeno dentro de cada molécula, y enlaces de hidrógeno que unen una molécula de agua con otra. Los enlaces covalentes dan al agua su estructura molecular, mientras que los enlaces de hidrógeno crean la red que define las propiedades generales del líquido.
En el agua líquida, los enlaces de hidrógeno son relativamente débiles, pero su gran número domina el comportamiento de la molécula. Surgen de la atracción electrostática entre los átomos de hidrógeno parcialmente positivos y los átomos de oxígeno parcialmente negativos. Como las moléculas están en constante movimiento, estos enlaces se forman y rompen dinámicamente. El calentamiento aumenta la energía cinética molecular, fortaleciendo la tendencia de los enlaces a romperse y permitiendo que el agua se vaporice. En la fase gaseosa, las moléculas de agua se desplazan de forma independiente; una vez que se enfrían, los enlaces de hidrógeno se restablecen y el líquido se vuelve a formar.
El hielo adopta una red cristalina en la que cada molécula de agua está coordinada tetraédricamente por cuatro vecinas a través de enlaces de hidrógeno. Esta disposición ordenada restringe el movimiento molecular, haciendo que el hielo sea menos denso que el agua líquida. Como resultado, el hielo flota, proporcionando una manta protectora sobre los cuerpos de agua que sustenta la vida acuática durante el invierno.
La polaridad del agua (una distribución desigual de carga causada por el átomo de oxígeno electronegativo) le permite rodear y separar iones y moléculas polares. El pequeño tamaño de las moléculas de agua permite que muchas de ellas se agrupen alrededor de un soluto, formando enlaces de hidrógeno que separan el soluto. Esto explica por qué el agua disuelve más sustancias que cualquier otro líquido, ganándose el título de "disolvente universal".
Los enlaces de hidrógeno confieren una alta cohesión y tensión superficial, evidente cuando las gotas caen sobre superficies enceradas. También explica el alto calor de vaporización del agua, lo que hace que la sudoración sea un mecanismo de enfriamiento eficaz para los mamíferos. La gran energía necesaria para romper los enlaces de hidrógeno significa que el agua permanece líquida en un amplio rango de temperaturas, apoyando los procesos de la vida.
Más allá de la autointeracción, el agua forma enlaces de hidrógeno con moléculas que poseen grupos hidroxilo (OH) o amina (NH₂), una característica fundamental para innumerables reacciones bioquímicas. La capacidad del agua para estabilizar estructuras y transportar moléculas, junto con su capacidad de amortiguación térmica, ha sido indispensable para la evolución de la vida en la Tierra.
