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2.4: Una mirada cercana a la química del agua

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    1. Los enlaces de hidrógeno, la polaridad y las propiedades del agua

    Los enlaces de hidrógeno son una subcategoría de interacción electrostática (es decir, formados por la atracción de cargas opuestas). Como se señaló anteriormente, las moléculas de agua se atraen entre sí (cohere) debido a fuertes interacciones electrostáticas que forman enlaces H. Debido a la naturaleza covalente polar del agua, es capaz de atraer grupos de solutos con carga positiva y negativa, convirtiéndola en un buen solvente. Los solutos (moléculas solubles en agua) o las superficies moleculares atraídas por el agua son hidrófilos. Los lípidos como las grasas y los aceites no son moléculas polares y por lo tanto no se disuelven en el agua; son hidrófobos (de hidro, agua; fóbicos, temerosos).

    Las sales solubles como el NaCl se disuelven porque los iones Cl- y Na+ atraen más fuertemente las cargas parciales positivas y negativas (respectivamente) de las moléculas de agua. El resultado es que los iones se separan. Llamamos a esta separación de ionización de sal. A continuación se muestra la ionización de NaCl disolviéndose en agua.

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    El agua también es un buen solvente para macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos) con grupos químicos polares expuestos en sus superficies que atraen moléculas de agua, como se muestra a continuación.

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    125 Agua, Hidrógeno y Enlaces Iónicos

    Además de ser un buen solvente, reconocemos las siguientes propiedades del agua, todas las cuales resultan de su naturaleza polar y capacidades de unión H:

    1. Cohesión: la capacidad de las moléculas de agua para adherirse a través de enlaces H.
    2. Alta Tensión superficial: la alta cohesión del agua significa que puede ser difícil romper la superficie; piense en el zancudo del agua, un insecto que 'camina' sobre el agua.
    3. Adhesión: es el resultado de las interacciones electrostáticas del agua con los iones y las cargas parciales en moléculas covalentes polares o grupos funcionales. La adhesión explica las propiedades solventes del agua y (al menos en parte) la acción capilar donde las moléculas de agua se “arrastran” a lo largo de superficies hidrófilas, a menudo contra la fuerza de la gravedad.
    4. Calor específico alto: La cohesión de las moléculas de agua es tan fuerte que se necesita mucha energía para separar las moléculas y hacerlas moverse más rápido, es decir, para calentar el agua; específicamente se necesita 1 Kcal, (1 Calorías, con una C mayúscula) para calentar un gramo de agua 1oC. Por cierto, el calor específico alto también explica por qué el agua “retiene su calor” (es decir, se mantiene más caliente que la olla en la que está!).
    5. Alto calor de vaporización: ¡Se necesita aún más energía por gramo de agua para convertirlo en vapor de agua!

    2. Ionización del agua y pH

    Una última propiedad del agua: se ioniza débilmente para formar iones H+ y OH-, o más correctamente, pares de moléculas de agua forman iones H3O+ y OH-. Se puede pensar que esto sucede en las siguientes dos reacciones:

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    Las moléculas de ácido añadidas al agua se disocian y liberan protones. Esto impulsa la reacción #2, formando más iones H3O+ en la solución, impulsando a su vez la reacción #1 hacia adelante. Un medidor de pH mide la acidez relativa o concentración de protones en una solución. Las soluciones ácidas tienen un pH inferior a 7.0 (neutralidad).

    Bases ionizantes en agua liberan iones OH- (hidroxilo). El aumento de iones OH- elimina protones de la solución, impulsando tanto la reacción a la inversa como elevando el pH de la solución.

    Para resumir la química ácido-base:

    Cuando se disuelve en agua

    1. Liberación de ácidos H+
    2. Bases aceptan H+

    Dado que el pH de una solución es el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno,

    PH y solución

    1. a pH 7.0, una solución es neutra
    2. por debajo de un pH de 7.0, una solución es ácida
    3. por encima de un pH de 7.0, una solución es básica

    ¡Consulta un libro de química básica para recordar la relación entre pH y el [H+] en una solución!


    This page titled 2.4: Una mirada cercana a la química del agua is shared under a CC BY license and was authored, remixed, and/or curated by Gerald Bergtrom.