Formacion de puentes de hidrogeno del agua
¿Por qué el agua es polar?
Una molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno unidos por enlaces covalentes al mismo átomo de oxígeno. Los átomos de oxígeno son electronegativos y atraen los electrones compartidos en sus enlaces covalentes. En consecuencia, los electrones de la molécula de agua pasan un poco más de tiempo alrededor del centro atómico del oxígeno y menos tiempo alrededor de los centros atómicos del hidrógeno. Los enlaces covalentes son, por tanto, polares, y los átomos de oxígeno tienen una ligera carga negativa (por la presencia de electrones compartidos adicionales), mientras que los hidrógenos son ligeramente positivos (por los protones adicionales no neutralizados).
Las cargas opuestas se atraen entre sí. Las ligeras cargas positivas de los átomos de hidrógeno de una molécula de agua atraen las ligeras cargas negativas de los átomos de oxígeno de otras moléculas de agua. Esta pequeña fuerza de atracción se llama enlace de hidrógeno. Este enlace es muy débil. Los enlaces de hidrógeno se forman fácilmente cuando dos moléculas de agua se acercan, pero se rompen fácilmente cuando las moléculas de agua se separan de nuevo. Son sólo una pequeña fracción de la fuerza de un enlace covalente, pero hay muchos y confieren algunas propiedades muy especiales a la sustancia que llamamos agua.
Donantes de enlaces H
Para convertir el agua de líquido a gas, hay que ponerle energía. ¿Esa energía se destina a la ruptura de los enlaces de hidrógeno en el agua líquida? Se necesitan unos 2,3 x 106 J para hervir 1 kg de agua.
1. ¿La formación del enlace de hidrógeno es exotérmica (libera energía, reduciendo la energía interna de las moléculas) o endotérmica (absorbe energía, aumentando la energía interna de la molécula)? Explica brevemente.
Exotérmico. Cuando se forma un enlace, hay que poner energía para romperlo, por lo que la energía del sistema enlazado es menor que la del sistema separado. Al formarse el enlace, se liberaría energía para conservar la energía total. Esta energía liberada podría ser térmica (energía cinética de las moléculas), o podría emitirse un fotón.
Veamos si los enlaces de hidrógeno pueden explicar la energía necesaria para hervir el agua. Supongamos el modelo de que cuando el agua hierve, la energía que hay que poner es la necesaria para romper los enlaces de hidrógeno.
No se puede saber realmente, pero como el agua es bastante cohesiva, supongo que cada molécula tiene al menos un enlace de hidrógeno con otra molécula de agua. Dado que dos es el máximo que puede tener cada una, cabría esperar entre 1 y 2 enlaces por molécula.
Lazos de agua
Un enlace de hidrógeno es un tipo de fuerza intermolecular atractiva que existe entre dos cargas eléctricas parciales de polaridad opuesta. Aunque es más fuerte que la mayoría de las fuerzas intermoleculares, el enlace de hidrógeno es mucho más débil que el enlace iónico y el enlace covalente.
Como el nombre «enlace de hidrógeno» implica, una parte del enlace implica un átomo de hidrógeno. El hidrógeno debe estar unido a un heteroátomo fuertemente electronegativo, como el oxígeno, el nitrógeno o el flúor, que se denomina donante del enlace de hidrógeno. Este elemento electronegativo atrae la nube de electrones de alrededor del núcleo de hidrógeno y, al descentralizar la nube, deja al átomo con una carga parcial positiva. Debido al pequeño tamaño del hidrógeno en relación con otros átomos y moléculas, la carga resultante, aunque sólo parcial, representa una gran densidad de carga. El enlace de hidrógeno se produce cuando esta fuerte densidad de carga positiva atrae un par de electrones solitarios en otro heteroátomo, que se convierte en el aceptor del enlace de hidrógeno. Para más información sobre los enlaces de hidrógeno, véase: enlace de hidrógeno
Calor del agua de evaporación
El agua tiene una sorprendente capacidad para adherirse (pegarse) a sí misma y a otras sustancias. La propiedad de la cohesión describe la capacidad de las moléculas de agua de ser atraídas por otras moléculas de agua, lo que permite que el agua sea un líquido «pegajoso».
Los enlaces de hidrógeno son atracciones de fuerza electrostática causadas por la diferencia de carga entre iones de hidrógeno ligeramente positivos y otros iones ligeramente negativos. En el caso del agua, los enlaces de hidrógeno se forman entre átomos de hidrógeno y oxígeno vecinos de moléculas de agua adyacentes. La atracción entre moléculas de agua individuales crea una unión conocida como enlace de hidrógeno.
