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La
molécula de agua está compuesta por dos átomos de hidrógeno
y uno de oxígeno unidos por un enlace covalente. Es decir,
los dos átomos de hidrógeno y el de oxígeno se unen compartiendo
electrones. Su fórmula es H2O.
Mediante análisis espectroscópico y de rayos X se ha determinado
el ángulo de enlace entre el hidrógeno y el oxígeno, que es
de 104.5°, y la distancia media entre los átomos de hidrógeno
y oxígeno, que es de 96.5 pm o, lo que es lo mismo,
9.65·10-8 milímetros.
La disposición de los electrones en la molécula de agua le
comunica asimetría eléctrica por la diferente electronegatividad
del hidrógeno y del oxígeno. La electronegatividad es la capacidad
de un átomo para atraer los electrones compartidos en un enlace
covalente.
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Como
el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, es más
probable que los electrones, que poseen carga negativa, estén
más cerca del átomo de oxígeno que del de hidrógeno, lo cual
provoca que cada átomo de hidrógeno tenga una cierta carga
positiva que se denomina carga parcial positiva, y el de oxígeno,
una negativa, ya que tiene los electrones más cerca. Esto
significa que el agua es una molécula polar, pues tiene una
parte o polo negativa y otra positiva, aunque el conjunto
de la molécula es neutro. De este carácter polar derivan casi
todas sus propiedades fisicoquímicas y biológicas.
Cuando dos moléculas de agua están muy cerca entre sí se establece
una atracción entre el oxígeno de una de las moléculas, que
tiene carga parcial negativa, y uno de los hidrógenos de la
otra molécula, que tiene carga parcial positiva. Una interacción
de este tipo se denomina enlace o puente de hidrógeno, y las
moléculas de agua se ordenan de tal modo que cada molécula
puede asociarse con otras cuatro. Esta interacción es la que
se da con el hielo.
Estos enlaces de hidrógeno se forman entre un átomo con carga
parcial negativa y un hidrógeno con carga parcial positiva,
por lo que no son exclusivos del agua. Se da también entre
el nitrógeno, o el flúor, y el hidrógeno en otras moléculas
como proteínas o el ADN.
En cuanto a las propiedades fisicoquímicas del agua podemos
destacar la gran capacidad disolvente, su elevado
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calor
específico y elevado calor de vaporización, gran cohesión
y adhesión, densidad anómala y reactivo químico.
El agua es capaz de dispersar a un elevado número de compuestos
en su seno debido a su carácter polar. Así, con las sales,
que son sustancias iónicas, la molécula de agua orienta sus
polos en función de las cargas de los iones, oponiendo el
polo negativo a los iones positivos (cationes de la sal) y
el polo positivo a los iones negativos (aniones de la sal).
Con sustancias polares, como el etanol, el agua actúa de modo
parecido, oponiendo un polo frente al polo de signo contrario
de la sustancia.
El
calor específico es la cantidad de calor que hay que administrar
a un gramo de agua para elevar 1ºC su temperatura, mientras
que el calor de vaporización es la cantidad de calor que hay
que aplicar a un gramo de líquido para que pase a un gramo
de vapor. El agua tiene elevado
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