Explorando las Propiedades Químicas del Agua: Estructura, Polaridad y Fenómenos Asociados

La Molécula de Agua: Estructura y Enlaces

Molécula de agua: La fórmula del agua es H₂O. Ni el átomo de oxígeno ni los átomos de hidrógeno tienen el nivel de valencia completo. Se puede pensar que estos átomos comparten pares de electrones, de manera de completar dicho nivel formando enlaces covalentes. Los átomos en la molécula de agua se mantienen unidos por enlaces covalentes polares. En el espacio pueden organizarse de manera lineal o angular. Se descarta una distribución lineal porque, si así lo fuera, la molécula no sería polar. Las moléculas de agua son triatómicas, angulares y polares.

Puentes de Hidrógeno: Interacciones Intermoleculares

Entre las moléculas polares de agua se establecen fuerzas de atracción del tipo dipolo-dipolo que determinan la formación de una red tridimensional. Estas interacciones reciben el nombre de puentes de hidrógeno, pues en cada molécula los átomos de hidrógeno están atraídos por un átomo muy electronegativo, como el oxígeno de otra molécula de agua.

Polaridad del Agua: Comportamiento y Solubilidad

La desviación del hilo de agua al acercar la regla cargada es una evidencia experimental que puede ser explicada si se considera que las moléculas de agua son polares. Las moléculas de agua se orientarían con la carga opuesta; en todos los casos se observa la desviación del hilo de agua. El agua y el aceite forman un sistema heterogéneo; al intentar mezclar las dos fases, estas se separan. La polaridad de las moléculas de agua y la ausencia de polaridad en las del aceite determina que no existan interacciones entre las moléculas de ambas sustancias, por eso no se logró una mezcla homogénea estable. Sin embargo, cuando se usa agua jabonosa, el aceite permanece mezclado con ella aunque se deje de agitar.

Tensión Superficial: Cohesión Molecular

La tensión superficial del agua, propiedad que poseen todos los líquidos, es mayor o menor según la sustancia considerada. La tensión superficial es provocada por la atracción que ejercen las moléculas del interior del líquido sobre aquellas que se ubican en la superficie, que a su vez también están atraídas entre sí. El agua tiene elevada tensión superficial en comparación con otros líquidos, ofrece así resistencia a la penetración de pequeños cuerpos e incluso permite que algunos insectos se paren sobre ella.

Conductividad Eléctrica: Iones en Solución

Si hay conductividad eléctrica en el agua potable y salada, se puede suponer que el agua potable es menos conductora que la solución acuosa de sal porque la intensidad de la luz es mayor en el segundo caso. La conducción de corriente eléctrica se produce si hay cargas eléctricas en movimiento, por lo tanto, se puede deducir que en el cristal de sal los iones no se mueven. Cuando el cloruro de sodio se disuelve en el agua, los iones se separan y se dispersan entre las moléculas de agua adquiriendo movilidad. Se establecen atracciones entre los iones provenientes de la sal y las moléculas de agua. Dichas atracciones se denominan ion-dipolo.

Densidad Anómala: El Hielo Flotante

El hielo flota en el agua líquida. Esto significa que el agua en estado sólido tiene menor densidad que en estado líquido. Este fenómeno se explica si se considera la distribución hexagonal que adoptan las moléculas de agua atraídas por puentes de hidrógeno en el hielo. El volumen ocupado por el conjunto de las moléculas así distribuidas aumenta y, como consecuencia, la densidad disminuye.