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Molécula da Água – animação

Molécula da Água - Water Molecule - Molécula de Agua
Molécula da Água - química - animação e texto

Molécula da Água

Incolor, inodora e insípida, a água é um dos elementos mais importantes para todas as formas de vida conhecidas. Cerca de 70% do peso do corpo humano é composto por esta molécula. Ela pode ser obtida pela ingestão de líquidos, alimentos ou pela combustão dos alimentos, pois esta reação libera: água, gás carbônico e energia. Na natureza, a água pode ser obtida por uma reação química que ocorre num processo espontâneo e lento.

Esta é a reação para obtenção de água no estado de vapor:
H 2(g) + ½ O2(g) <=> H2O(v) – energia liberada nessa reação é 241,2kJ/mol – ?H = -241,2kJ/mol

se a água obtida estiver no estado líquido:
H 2(g) + ½ O2(g) <=> H2O(l) – energia liberada nessa reação é 285,8kJ/mol – ?H = -285,8kJ/mol

e se a água obtida estiver no estado sólido:
H 2(g) + ½ O2(g) <=> H2O(s) – energia liberada nessa reação é 291,8kJ/mol – ?H = -291,8kJ/mol

A molécula da água é composta por um átomo de oxigênio e dois de hidrogênio:

Oxigênio


átomo do Oxigênio

De símbolo ‘O‘ este elemento é encontrado na família 16 ou VIA da tabela periódica, possui número atômico 8, com 8 elétrons, 8 nêutrons e 8 prótons e massa atômica 16u, seus elétrons estão distribuídos em 2 níveis -camadas K e L- com 2 elétrons na camada K e 6 elétrons na camada L -camada de valência-, ele é um ametal. Suas características, na sua forma molecular O2 e em temperatura ambiente: é um gás incolor, insípido, inodoro, comburente, não é combustível e pouco solúvel em água.

Hidrogênio


átomo do Hidrogênio

Elemento químico mais abundante no universo, de símbolo ‘H‘, pertence a família 1 ou IA -Família dos Metais Alcalinos, encontra-se nessa família por apresentar 1 elétron na camada de valência-, mesmo sendo muito abundante, existe naturalmente em pequenas quantidades na sua forma molecular.

Apresenta 1 próton em seu núcleo e 1 elétron em seu único nível -K-, tem características sui generis, pois trata-se de um ametal. Na temperatura ambiente é um gás diatômico (isto significa que ele está combinado com outro átomo de hidrogênio – H2), é inflamável, incolor, inodoro, insípido, não é tóxico -contudo asfixia-, não é corrosivo -mas é altamente reativo- e insolúvel em água.

Este elemento é considerado a base da economia do futuro, pois é o combustível principal das ‘Células a Combustível‘, que é um sistema que aproveita a energia elétrica liberada na combinação do hidrogênio com o oxigênio para mover automóveis, por exemplo.

Molécula da Água

A molécula de água tem origem na ligação covalente (ligação que ocorre entre ametais, onde há compartilhamento de elétrons -para que os átomos se estabilizem-) entre o hidrogênio e o oxigênio. O hidrogênio possui 1 elétron na camada de valência -que se estabilizará com 2 elétrons-. O oxigênio tem 6 elétrons na camada de valência -e se estabilizará com 8 elétrons-. Desta forma a água é formada por átomos que se unem numa proporção fixa, são necessários dois átomos de hidrogênio para estabilizar um átomo de oxigênio. Nesse processo o oxigênio compartilha 2 de seus elétrons 1 com cada átomo de hidrogênio. Seguindo a regra do octeto, os elementos procuram se estabilizar com 8 elétrons na camada de valência, exceto os que se estabilizam com e 2 elétrons na camada K -Hidrgênio e Hélio por exemplo-.

Fórmula Estrutural

O
/
H     H

Fórmula Molecular

H2O ou H+OH-

Nas ligações químicas covalentes, na fórmula molecular, colocamos primeiro o átomo menos eletronegativo e depois o mais eletronegativo e completamos com a quantidade de átomos usados para o equilíbrio da molécula.

A molécula da água é angular, isto significa que os hidrogênios se ligam ao oxigênio formando sempre o mesmo ângulo, que é 104,45°. Nesse caso o oxigênio apresenta 2 orbitais preenchidos com elétrons não ligantes (em pares) e uma força de repulsão entre os elétrons pode provocar um desvio e permitir que os elétrons ligantes (que não estão em pares) se liguem aos átomos de hidrogênio formando esse ângulo.

A molécula da água é polar (tem um pólo positivo e um pólo negativo), isto significa que parte da molécula tem carga parcial positiva e parte dela tem carga parcial negativa. A parte que tem a carga positiva tem os elétrons mais distantes do átomo de hidrogênio e a parte negativa tem os elétrons mais próximos do oxigênio, pois o oxigênio, nesse caso, é mais eletronegativo e exerce maior atração sobre os elétrons.

    ?-
O
/
H     H
?+       ?+

A água é um solvente universal, outras substâncias com moléculas polares são solúveis em água, enquanto que as apolares são insolúveis -por exemplo água e óleo, o óleo tem parte da molécula apolar, portanto não se mistura com água. Quando lavamos uma louça engordurada utilizamos um detergente, que irá envolver e emulsificar a molécula de gordura e fazer com que a água interaja com a parte polar dessa molécula e então arraste a sujeira.

Em nosso organismo as reações químicas ocorrem na presença da água. Ao prepararmos uma solução como a do hidróxido de sódio -soda cáustica- usamos água como solvente. Pesamos uma massa do soluto (hidróxido de sódio) e dissolvemos na água, em um Becker, completamos até o volume desejado para estabelecermos uma concentração, podemos deixá-la mais concentrada ou mais diluída. Lembrando que as bases (hidróxidos) que tem na molécula um cátion da família 1 ou IA são solúveis em água e a família 2 ou II A tem exceções como no caso do hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) -cal hidratada- parcialmente solúvel.

O calor específico da água é 1cal/g°C

Animação da Molécula da Água


molécula da Água
(sem escala)

coautoria: Professora Armandina de J. Modesto Stefanelli

Eduardo Stefanelli

Engenheiro por profissão, professor por vocação

  • clovis

    O que acontece é que a cor da água é tão tênue que em pequenas quantidades não é possível observar. Mas em grandes volumes podemos ver esta sua coloração. E a explicação não é muito complexa.

    A cor da água é devida à absorção seletiva da luz. Quando a luz atravessa a água, ela absorve o espectro eletromagnético das radiações correspondentes à luz vermelha, e portanto, a luz que acaba atravessando tem tons de azul (que é a cor complementar do vermelho). Por isso, quanto maior o volume de água, maior é a absorção, e mais azul pode ser visto.

    Se enchêssemos de água límpida uma piscina perfeitamente branca, numa casa branca, iluminada com luz branca, a cor da água seria azul turquesa. Muito suave, mas azul.

    Assim, outro mito que cai é de que o oceano é azul por que reflete a cor do céu. Em realidade, se fosse assim, a cor do oceano seria mais clara em dias ensolarados, e quase branca em dias nublados. Está claro que podemos ver como a superfície do mar reflete o céu, mas esta não é a causa principal de sua cor.

  • Caroll

    prof-
    quais sao os componentes da molecula de agua?

    • Oi Caroll, a molécula da água é composta de dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio.

      Vá em frente!

  • Patricia

    como denominamos as maneiras em que a matéria pode se apresentar

    • Oi Patricia,

      é comumente aceito que a matéria pode existir, no nosso referencial de pressão e temperatura, em três estados: Sólido; Líquido e Gasoso, eles estão relacionados com a quantidade de energia que a matéria possui, e os percebemos em função do comportamento de suas partículas, neste referencial também encontramos os Coloides e o Plasma.

      Contudo, em alguns casos teoricamente e a pressões e temperaturas extremamente baixas ou elevadas, a matéria pode existir em outros estados: Matéria Escura; Condensado de Bose-Einstein; Neutrônio; Sólido; Matéria Degenerada; Condensado fermiônico; Coloidal; Líquido; Superfluido; Fluidos Supercríticos; Gasoso; Plasma; Energia e por aí vai, vários destes estados é do campo de estudos da física quântica.

      vá em frente.

  • Antonio Roberto Augusto

    É possível afirmar que a força de coesão da molécula de água se reduz com o aumento da temperatura e a queda de pressão?

    • Olá Antonio, boa pergunta,

      esta é a minha opinião, talvez algum físico possa contribuir

      há forças atuando no sentido de aproximar as moléculas e outras no sentido contrário, quando elas são invariáveis uma arranjo entre as moléculas se estabelece,

      não creio que dê para afirmar “que a força de coesão da molécula de água se reduz com o aumento da temperatura e a queda de pressão”,

      a força de atração entre as moléculas permanece constante em função da variação da pressão ou da energia interna,

      o que acontece é que, com a alteração das forças que participam do arranjo, o equilíbrio muda e leva a um novo arranjo ou à mudança de estado.

      • Antonio Roberto Augusto

        Prezado Eduardo J. Stefanelli, bom dia.

        Primeiro quero agradecer pelo retorno…

        Com base no desiquilíbrio de forças que participam do arranjo acredito que o meu entendimento deva estar na direção certa. Veja o que escrevo sobe cavitação.

        Continuo meus estudos sobre cavitação e estou buscando mais detalhes sobre o fenômeno.

        Li em algumas literaturas que no regime turbulento (Reynolds) ligação covalente, característica da molécula de água se rompe e se liga novamente, em pequenas frações de segundo.

        Numa molécula de água, os dois átomos de hidrogênio alinham-se ao longo de um lado do átomo de oxigênio, resultando que o outro lado do átomo de oxigênio tem uma ligeira carga negativa, enquanto o lado com os átomos de hidrogênio tem uma ligeira carga positiva. Assim, quando o lado positivo de uma molécula de água se aproxima do lado negativo de outra molécula de água, elas atraem-se, criando uma ligação. Esta natureza bipolar das moléculas de água dá à água a sua natureza coesa.

        No estado líquido, essas ligações rompem-se e refazem-se rapidamente, provocando o deslocamento de moléculas e garantindo a fluidez da água. Considerando a afirmativa acima, pode-se dizer que, durante o fluxo turbulento a molécula de água perde sua capacidade de coesão a medida que suas posições de distribuição de cargas se alteram fazendo com que suas cargas positiva e negativas se desalinham e produzem uma repulsão entre as moléculas.

        1) Partindo deste princípio a respeito do rompimento da ligação de coesão, pode-se sugerir que com o aumento da velocidade do fluxo ou velocidade critica (Reynolds)na tubulação de sucção, a capacidade de recuperação da ligação de coesão será reduzida ou até mesmo irreversível.

        2) Outro fator importante a ser considerado é a queda de pressão. Considerando que as moléculas de água são coesas também em função da pressão atmosférica atuante sobre elas, a medida que a pressão na tubulação de sucção cai abaixo da pressão atmosférica tende-se a ter o enfraquecimento da ligação de coesão. Ensaios executados por astronautas mostram que a água fora da gravidade terrestre se apresenta em forma de uma geleia perdendo a liquidez.

        Conclusão:

        A cavitação ocorre a partir da combinação do rompimento da ligação de coesão devido ao fluxo turbulento associada a queda de pressão pelo excesso de velocidade no fluxo, produzindo bolhas (vazios) de baixa pressão que ao serem conduzidas para regiões de pressões mais elevadas implodem. No caso da cavitação quando bombeando água poderá ocorrer a elevação da temperatura do líquido visto que a água aquece mais rapidamente na presença de pressões reduzidas.

        Forte abraço

        Antonio R. Augusto