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Molécula de agua – animación

Molécula da Água - Water Molecule - Molécula de Agua
Molécula de agua - Química - animación y texto

Molécula de agua

Incolora, inodora e insípida, el agua es uno de los elementos más importantes para todas las formas de vida conocidas. Alrededor del 70% del peso del cuerpo humano está compuesto de esta molécula. Ésta puede ser obtenida por la ingesta de líquidos, alimentos o por la combustión de los alimentos, ya que esta reacción libera: agua, dióxido de carbono y energía. En la naturaleza, el agua se puede obtener por una reacción química que ocurre en un proceso espontáneo y lento.

Esta es la reacción para la obtención de agua en estado de vapor:
H 2(g) + ½ O2(g) <=> H2O(v) – energía liberada en la reacción es 241,2 kJ/mol – ?H = -241,2 kJ/mol

Si el agua obtenida estuviera en estado líquido:
H 2(g) + ½ O2(g) <=> H2O(l) – energía liberada en la reacción es 285,8 kJ/mol – ?H = -285,8 kJ/mol

y el agua se obtiene en forma sólida:
H 2(g) + ½ O2(g) <=> H2O(s) – energía liberada en la reacción es 291,8 kJ/mol – ?H = -291,8 kJ/mol

La molécula de agua se compone de un átomo de oxígeno y dos de hidrógeno:

Oxígeno

Átomo de oxígeno

De símbolo “O”, este elemento se encuentra en la familia 16 o VIA de la tabla periódica, tiene número atómico 8, con 8 electrones, 8 neutrones, 8 protones y masa atómica 16u, sus electrones están distribuidos en 2 niveles (capas K y L) con 2 electrones en la capa K y 6 electrones en la capa L (capa de Valencia), el es un no metal. Sus características en su forma molecular O2 y a temperatura ambiente: es un gas incoloro, insípido, inodoro, oxidante, no es combustible y es poco soluble en agua.

Hidrógeno

Átomo de hidrógeno

El más abundante elemento químico en el universo, de símbolo “H”, pertenece a la familia 1 o 1A (Familia de los Metales Alcalinos, encontrandose en esa familia por presentar 1 electrón en la capa de Valencia), de todas maneras siendo muy abundante, existen naturalmente en pequeñas cantidades en su forma molecular.

Cuenta con 1 protón en su núcleo y un electrón en su nivel único -K- tiene características sui generis, ya que es un no metal. A temperatura ambiente es un gas diatómico (esto significa que el está combinado con otro átomo de hidrógeno – H2), es inflamable, incoloro, inodoro, insípido, no es tóxico (sin embargo asfixia), no es corrosivo (pero es altamente reativo) e insoluble en agua.

Este elemento se considera la base de la economía del futuro, ya que es el principal combustible de las “Celdas de Combustible ‘, que es un sistema que aprovecha la energía eléctrica liberada en la combinación de hidrógeno con oxígeno para mover automóviles, por ejemplo.

Molécula de agua

La molécula de agua proviene del enlace covalente (enlace que se produce entre no metaless donde se comparten electrones -Para que los átomos estabilizem-) entre el hidrógeno y el oxígeno. El hidrógeno tiene un electrón en la capa de valencia (que se estabilizará con 2 eletrones). El oxígeno tiene seis electrones en la capa de valencia (y se estabilizará con 8 eletrones). Así, el agua se compone de átomos que se unen en una proporción fija, son necesarios dos átomos de hidrógeno para estabilizar un átomo de oxígeno. En este proceso el oxígeno comparte dos de sus electrones 1 con cada átomo de hidrógeno. Siguiendo la regla del octeto, los elementos buscan estabilizar con 8 electrones en la capa de valencia, salvo las que se estabilizan con 2 y electrones en la capa K (Hidrógenio y helio por ejemplo).

Fórmula estructural

O
/
H     H

Fórmula molecular

H2O ou H+OH-

En los enlaces químicos covalentes, en la fórmula molecular, colocamos primero el átomo menos electronegativo y después, el más electronegativo y completamos con la cantidad de átomos utilizados para equilibrar la molécula.

La molécula de agua es angular, esto significa que los átomos de hidrógeno unidos a oxígeno siempre están formando el mismo ángulo, que es 104,45 °. En este caso el oxígeno tiene dos orbitales llenos con electrones no enlazantes (en pares) y una fuerza de repulsión entre los electrones pueden causar un desvío y permitir que los electrones de enlace (que no están en pares) se unan a átomos de hidrógeno que forman este ángulo .

La molécula de agua es polar (tiene un polo positivo y un polo negativo), esto significa que parte de la molécula tiene una carga parcial positiva, y una parte tiene carga negativa parcial. La parte que tiene una carga positiva, tiene los electrones más alejados del átomo de hidrógeno y la parte negativa tiene los electrones más cercanos del oxígeno, ya que el oxígeno en este caso, es más electronegativo y ejerce una mayor atracción sobre los electrones.

    ?-
O
/
H     H
?+       ?+

El agua es un solvente universal, otras sustancias con moléculas polares son solubles en agua, mientras que las no polares son insolubles (por ejemplo agua y aceite, el aceite tiene parte de la molécula no polar, por tanto, no se mezcla con agua). Cuando lavamos la vajilla grasosa, utilizamos un detergente, que irá envolver y emulsificar la molécula de grasa y hacer que el agua interactúe con la parte polar de esta molécula y entonces arrastre la suciedad.

En nuestro organismo las reacciones químicas ocurren en presencia del agua. Al prepararnos una solución como la del hidróxido de sodio (soda cáustica), usamos agua como disolvente. Pesamos una masa de soluto (hidróxido de sodio) y disolvemos en agua, en un Becker, completamos hasta el volumen deseado para establecer una concentración, podemos hacerla más concentrada o más diluida. Recordando que las bases (hidróxidos) que tienen en la molécula un catión de la familia 1 o IA son solubles en agua y la familia 2 o II A, tiene excepciones como en el caso del hidróxido de calcio (Ca (OH) 2) -cal hidratada- parcialmente soluble.

El calor específico del agua es 1cal / g ° C

Animación de la molécula de agua


Molécula del Agua
(Sin escala)

Eduardo Stefanelli

Engenheiro por profissão, professor por vocação

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