La molécula de agua y el puente de hidrógeno
El agua
Bloque Carbono y energía · El agua
Qué vemos
El agua se porta raro, y no en un detalle: en casi todo.
Las tres rarezas tienen una sola causa, y está en la molécula. Vamos a buscarla ahí y, en las clases que siguen, a volver sobre cada una de estas observaciones.
Una molécula con forma de V
El agua es H2O: un átomo de oxígeno unido a dos de hidrógeno. Lo importante no es cuántos átomos tiene, sino cómo están acomodados y cómo se reparten los electrones.
El ángulo de 104,5° es lo que impide que las dos polaridades se cancelen. Si la molécula fuera recta, el agua no tendría ninguna de las propiedades de este módulo.
Dos hechos, y una consecuencia
Qué pasa
En cada unión O–H los dos átomos comparten electrones, pero no en partes iguales: el oxígeno es más electronegativo y los atrae hacia su lado.
Resultado
El oxígeno queda con una carga parcial negativa, δ-, y cada hidrógeno con una parcial positiva, δ+. Son cargas parciales: la molécula entera sigue siendo neutra.
Qué pasa
Los dos hidrógenos están del mismo lado, formando una V.
Por qué importa
Si estuvieran enfrentados, las dos polaridades apuntarían en sentidos opuestos y se anularían. Al estar del mismo lado, se suman.
De los dos hechos juntos sale la consecuencia: el agua es una molécula polar. Tiene un lado negativo y otro positivo, como un imán diminuto con dos polos.
Pista: hacen falta las dos cosas. Una molécula con uniones polares pero geometría simétrica no es polar: es el caso del CO2, que es recto.
¿Por qué la molécula de agua es polar?
En el agua, ¿dónde queda la carga parcial negativa?
El puente de hidrógeno
Ahora poné muchas moléculas de agua juntas. El lado positivo de una queda cerca del lado negativo de otra y, como las cargas opuestas se atraen, quedan enganchadas.
Esa atracción entre el hidrógeno de una molécula y el oxígeno de la vecina se llama puente de hidrógeno. Dos cosas que conviene tener claras:
- Es una atracción entre moléculas, no una unión dentro de una molécula. Las uniones O–H que mantienen armada a cada molécula son mucho más fuertes.
- Es más débil que una unión química, pero mucho más fuerte que las atracciones que tienen otros líquidos. Y en el agua no hay un puente: hay una red, porque cada molécula puede engancharse con hasta cuatro vecinas a la vez.
El puente de hidrógeno
el metano, CH4, tiene casi el mismo tamaño que el agua y hierve a −161 °C. El agua hierve a 100 °C. ¿Qué explica una diferencia de más de 260 grados?
¿Qué es un puente de hidrógeno?
El agua hierve a 100 °C y el metano, de tamaño parecido, a −161 °C. ¿Qué lo explica?
¿Por qué el CO₂ no es polar, si sus uniones C=O sí lo son?
¿Con cuántas moléculas vecinas puede engancharse como máximo una molécula de agua?
El hilo de todo el módulo
De acá en adelante, cada propiedad del agua que veas se va a explicar con la misma frase: las moléculas están muy enganchadas entre sí.
Lo que vamos a explicar en las próximas clases, y con qué.
| Propiedad | Clase | Qué va a explicarla |
|---|---|---|
| Cuesta mucho calentarla y evaporarla | 14 | Hay que romper puentes de hidrógeno para que las moléculas se muevan más y para que se escapen. |
| El hielo flota | 15 | Al congelarse, los puentes acomodan las moléculas en una red más abierta, que ocupa más lugar. |
| Forma gotas y sostiene un clip | 15 | Las moléculas de la superficie se atraen hacia adentro y hacia los costados. |
| Disuelve tantas cosas | 15 | Siendo polar, rodea y separa partículas con carga. |
¿Qué quiere decir que las cargas del agua sean «parciales»?
Si la molécula de agua fuera lineal en vez de angular, ¿qué pasaría?
Animación de la clase
Fuentes de la animación: ángulo H–O–H y puntos de ebullición de tablas de constantes físicas. Esquema, no está a escala real. El color identifica al elemento; no es una propiedad de la partícula.
La molécula de agua
El puente de hidrógeno
La molécula de agua y el puente de hidrógeno
Las actividades escritas, las láminas y la autoevaluación están en la página de la clase.
Resumen
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