Tipo de enlace del agua

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Tipo de enlace del agua

Densidad

Las interacciones dinámicas de las moléculas de agua. Las moléculas individuales de H2O tienen forma de V y están formadas por dos átomos de hidrógeno (representados en blanco) unidos a los lados de un único átomo de oxígeno (representado en rojo). Las moléculas de H2O vecinas interactúan transitoriamente mediante enlaces de hidrógeno (representados como óvalos azules y blancos).

Los enlaces fuertes -llamados enlaces covalentes- mantienen unidos los átomos de hidrógeno (blanco) y de oxígeno (rojo) de las moléculas individuales de H2O. Los enlaces covalentes se producen cuando dos átomos -en este caso el oxígeno y el hidrógeno- comparten electrones entre sí. Como el oxígeno y el hidrógeno atraen los electrones compartidos de forma desigual, cada extremo de la molécula de H2O en forma de V adopta una carga ligeramente diferente. La zona que rodea al oxígeno es algo negativa en comparación con el extremo opuesto de la molécula, que contiene hidrógeno, que es ligeramente positivo.

Los opuestos se atraen, por lo que esta diferencia de carga asimétrica permite que se formen enlaces entre los átomos de hidrógeno y oxígeno de las moléculas de H2O adyacentes. Cada H2O puede unirse a un máximo de cuatro vecinos a través de estos llamados enlaces de hidrógeno. Aunque duran poco y son mucho más débiles que los covalentes, los enlaces de hidrógeno contribuyen significativamente a la química del agua porque son extremadamente abundantes en el H2O.

Cómo se llama la atracción entre las moléculas de agua

La mayoría de los estudiantes de química aprenden rápidamente a relacionar la estructura de una molécula con sus propiedades generales. Así, generalmente esperamos que las moléculas pequeñas formen gases o líquidos, y que las grandes existan como sólidos en condiciones ordinarias. Y entonces llegamos al H2O, y nos sorprendemos al descubrir que muchas de las predicciones son erróneas, y que el agua (y por implicación, la vida misma) ni siquiera debería existir en nuestro planeta. En esta sección aprenderemos por qué esta diminuta combinación de tres núcleos y diez electrones posee propiedades especiales que la hacen única entre los más de 15 millones de especies químicas que conocemos actualmente.

En el agua, cada núcleo de hidrógeno está unido covalentemente al átomo central de oxígeno por un par de electrones que se comparten entre ellos. En el H2O, sólo dos de los seis electrones de la capa exterior del oxígeno se utilizan para este fin, dejando cuatro electrones que se organizan en dos pares no enlazados. Los cuatro pares de electrones que rodean al oxígeno tienden a organizarse lo más lejos posible unos de otros para minimizar las repulsiones entre estas nubes de carga negativa. Esto daría como resultado una geometría tetraédrica en la que el ángulo entre los pares de electrones (y por tanto el ángulo de enlace H-O-H) es de 109,5°. Sin embargo, como los dos pares no enlazantes permanecen más cerca del átomo de oxígeno, éstos ejercen una mayor repulsión contra los dos pares enlazantes covalentes, empujando efectivamente los dos átomos de hidrógeno más cerca. El resultado es una disposición tetraédrica distorsionada en la que el ángulo H-O-H es de 104,5°.

Viscosidad

Imagen de AFM de moléculas de diimida naftalenotetracarboxílica sobre silicio con terminación de plata, interactuando a través de enlaces de hidrógeno, tomada a 77 K.[1] («Los enlaces de hidrógeno» en la imagen superior están exagerados por artefactos de la técnica de imagen.[2][3])

Un enlace de hidrógeno (o enlace H) es una fuerza de atracción principalmente electrostática entre un átomo de hidrógeno (H) que está unido covalentemente a un átomo o grupo más electronegativo y otro átomo electronegativo que tiene un par de electrones solitario, el aceptor del enlace de hidrógeno (Ac). Un sistema de interacción de este tipo se suele denominar Dn-H—Ac, donde la línea continua indica un enlace covalente polar y la línea punteada indica el enlace de hidrógeno[4] Los átomos donantes y aceptores más frecuentes son los elementos de segunda fila: nitrógeno (N), oxígeno (O) y flúor (F).

Los enlaces de hidrógeno pueden ser intermoleculares (entre moléculas separadas) o intramoleculares (entre partes de la misma molécula)[5][6][7][8] La energía de un enlace de hidrógeno depende de la geometría, del entorno y de la naturaleza de los átomos donantes y aceptores específicos, y puede variar entre 1 y 40 kcal/mol[9], lo que los hace algo más fuertes que una interacción de Van der Waals y más débiles que los enlaces totalmente covalentes o iónicos. Este tipo de enlace puede darse en moléculas inorgánicas como el agua y en moléculas orgánicas como el ADN y las proteínas. Los enlaces de hidrógeno son los responsables de mantener unidos materiales como el papel y la lana de fieltro, y de hacer que hojas de papel separadas se peguen entre sí después de mojarse y secarse posteriormente.

¿qué enlaces se encuentran dentro de una molécula de agua, entre el hidrógeno y el oxígeno?

Los átomos separados por una gran distancia no pueden enlazarse, sino que deben acercarse lo suficiente para que los electrones de sus capas de valencia interactúen. Pero, ¿se tocan alguna vez los átomos entre sí? La mayoría de los físicos dirían que no, porque los electrones cargados negativamente en sus capas de valencia se repelen entre sí. Ninguna fuerza dentro del cuerpo humano -o en cualquier parte del mundo natural- es lo suficientemente fuerte como para superar esta repulsión eléctrica. Por eso, cuando leas que los átomos se unen o colisionan, ten en cuenta que los átomos no se fusionan en un sentido físico.

En cambio, los átomos se unen formando un enlace químico. Un enlace es una atracción eléctrica débil o fuerte que mantiene a los átomos en la misma vecindad. La nueva agrupación suele ser más estable -menos propensa a reaccionar de nuevo- que los átomos que la componen cuando están separados. Una agrupación más o menos estable de dos o más átomos unidos por enlaces químicos se llama molécula. Los átomos unidos pueden ser del mismo elemento, como en el caso del H2, que se llama hidrógeno molecular o gas hidrógeno. Cuando una molécula está formada por dos o más átomos de elementos diferentes, se denomina compuesto químico. Así, una unidad de agua, o H2O, es un compuesto, al igual que una sola molécula del gas metano, o CH4.