2.2: Agua
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H 2 O es una molécula covalente polar. Los enlaces entre los átomos de H y el átomo de O surgen de compartir electrones. Estos electrones compartidos se forman para satisfacer la regla del octeto. Sin embargo, el oxígeno es un participante “egoísta”. Este aspecto electronegativo del oxígeno significa que los electrones de la molécula H 2 O se asocian preferentemente cerca del átomo de oxígeno, creando cargas parciales. Esto lo indicamos colocando a δ — cerca de los átomos de O y δ + cerca de los átomos de H. Estas cargas parciales hacen que el H 2 O sea polar.
La nube de electrones alrededor de una molécula de agua permanece alrededor de la molécula de oxígeno para hacerla parcialmente negativa. El rojo ilustra el extremo negativo parcial de la molécula mientras que el azul indica el positivo parcial.
Debido a esta polaridad, las moléculas H 2 O se disponen de una manera altamente estructurada. Utilice la siguiente simulación para explorar la polaridad de las moléculas.
Estas asociaciones débiles que surgen de los atractivos polares: polares se denominan enlaces de hidrógeno (enlaces H). Si bien de forma independiente es débil, la suma de todos los enlaces H es muy fuerte. Estas asociaciones dan lugar a las propiedades especiales del agua: tensión superficial, cohesión, adhesión y alta capacidad calorífica específica.
Los materiales polares se mezclan con materiales polares. Las cosas que pueden disolverse en el agua también son polares y se las conoce como hidrofílicas (hidro = agua, fílicas = gusto). Las sustancias no polares no interactúan ni se mezclan con disolventes polares y se denominan hidrofóbicas (hidro = agua, fóbica = odiar). Dado que el carbono y el hidrógeno comparten electrones por igual, los compuestos orgánicos son no polares. El petróleo es un hidrocarburo que no se mezcla bien con agua o vinagre. El vinagre, sin embargo, es un compuesto polar que interactúa con el agua. Los detergentes se denominan anfifílicos (amphi = ambos; fílicos = gusto) porque tienen porciones que son no polares y porciones que son muy polares. Los detergentes pueden, por lo tanto, disolverse en hidrocarburos y agua. El agua por sí sola no puede eliminar eficazmente el aceite de tu piel pero un detergente puede disolver el aceite y llevarlo en agua.
El detergente común en jabón — Lauril Sulfato de Sodio
Tensión superficial
La tensión superficial se presenta como una película invisible que abarca la superficie del agua. Las fuerzas atractivas que surgen de la cohesión intermolecular mantienen unida la superficie del agua.
Este clip se hundiría si atravesara la superficie del agua.
Este estrider de agua no está encima del agua porque es ligero. No ha atravesado la superficie del agua y está, por lo tanto, en la parte superior del agua.
Soluciones
El agua es un excelente solvente de otros compuestos polares. La sal de mesa (NaCl) se ioniza fácilmente en agua. El δ — O se asocia alrededor de Na + mientras que el δ + H se asocia con el Cl —. Si el NaCl se disuelve en H 2 O, ¿qué crees que sucede con las interacciones intermoleculares entre las moléculas de agua? ¿Qué crees que pasaría con los H-bonos? ¿Esperarías que haya una diferencia en la tensión superficial? ¿Cómo crees que esto explica la diferencia de hervir o congelar?
Corriendo en el agua
Basiliscus plumifrons (basilisco verde)
Basiliscus basiliscus (basilisco común)
Lagartos del género Basiliscus tienen el apodo de “lagarto Jesucristo” por su adaptación muy especial respecto al agua.
Ante el peligro, estas lagartijas corren sobre sus patas traseras a través del agua para escapar de la depredación. Sus patas traseras tienen dedos largos que ayudan a aumentar la superficie para distribuir su peso para que puedan impulsarse sobre la superficie del agua. No se hunden porque la tensión superficial del agua no se rompe por la gran superficie cubierta por sus pies. Después de unos 4.5m, pierden el impulso suficiente para impulsarse sobre la superficie del agua y abrirse paso. Los enlaces H permiten esta adaptación.
Video de National Geographic
¿Y si?
El homónimo de estas lagartijas caminaba sobre el agua pero también pudo convertir el agua en vino. El vino es una solución de etanol (11%) en agua. El etanol tiene un extremo polar y un extremo no polar.
- ¿Qué tan exitoso correría el basilisco con el vino?
- ¿Por qué?
- ¿Cómo podrías probar esto sin necesariamente usar un lagarto?