2.3: Agua

Objetivos de aprendizaje

• Definir enlaces de hidrógeno y describir cómo se forman
• Describir el comportamiento de los compuestos iónicos cuando se colocan en agua
• Diferenciar entre sustancias hidrófobas e hidrófilas
• Definir los términos solución, disolvente y soluto

Los átomos en la molécula de agua se mantienen unidos por enlaces covalentes polares, como vimos en el anterior Objetivo de Aprendizaje. La proporción desigual de electrones en los enlaces covalentes polares O-H da como resultado que el átomo de oxígeno tenga una densidad de carga ligeramente negativa (δ ^-) y el átomo de hidrógeno que tenga una carga ligeramente positiva (δ ⁺). El O ^δ- ligeramente negativo en una molécula de agua es atraído por el H ^δ+ ligeramente positivo de una molécula de agua vecina como se muestra en la figura/(PageIndex {1}/) a continuación.

La atracción eléctrica entre H ^δ+ en una molécula y O ^δ- en otra molécula se denomina enlace de hidrógeno. (También se puede formar un enlace de hidrógeno entre H ^δ+ en una molécula y N en otra molécula). Un enlace de hidrógeno es un tipo de atracción más débil, pero muchos enlaces de hidrógeno suman. Los enlaces de hidrógeno explican muchas de las propiedades del agua.

Figura Los enlaces de\(\PageIndex{1}\) hidrógeno son relativamente débiles. Ocurren entre átomos de diferentes moléculas y se muestran como una línea punteada en lugar de una línea continua. Los enlaces covalentes son más fuertes, ocurren entre átomos de la misma molécula y se muestran como líneas continuas

Conceptos, términos y verificación de hechos

Pregunta de estudio Escribe tu respuesta en forma de oración (no respondas usando palabras sueltas)

1. ¿Qué es un enlace de hidrógeno?

Cuando un compuesto iónico, o sal, (por ejemplo, NaCl) se coloca en agua, sus componentes iónicos (por ejemplo, Na ⁺ y Cl ^-) se disocian (separan) y las moléculas de agua rodean cada ion. Esto se muestra en la figura\(\PageIndex{2}\) siguiente. Las pequeñas cargas positivas sobre los átomos de hidrógeno en las moléculas de agua atraen a los aniones (Cl ^-), y las pequeñas cargas negativas en los átomos de oxígeno atraen a los cationes (Na ⁺). Por lo tanto, debido a que el agua es un líquido covalente polar, muchas sales y algunas moléculas covalentes polares (por ejemplo, glucosa) tienden a 'disolverse' en agua, mientras que las moléculas covalentes no polares (por ejemplo, la grasa) no lo hacen.

Figura\(\PageIndex{2}\) A El cristal de cloruro de sodio no se disocia en moléculas de NaCl, sino en cationes Na ⁺ y aniones Cl ^—, cada uno completamente rodeado por moléculas de agua.

Verificación de conceptos, términos y hechos

Pregunta de estudio Escribe tu respuesta en forma de oración (no respondas usando palabras sueltas)

1. ¿Qué sucede con un compuesto iónico (sal) cuando se coloca en agua?

Las moléculas polares son generalmente solubles en agua (se mezclan con pozo de agua), por lo que se les conoce como hidrófilas o “amantes del agua”. (hidro = agua; philia = amorosa, tendencia hacia). Alcoholes, sales y algunos azúcares son ejemplos de sustancias hidrófilas. Las moléculas no polares no interactúan con el agua, y no son solubles en agua (no se mezclan con agua), por lo que se les conoce como hidrofóbicas, o “temerosas del agua” (phobos = miedo). Los aceites, grasas y ceras son ejemplos de sustancias hidrófobas. Vea ejemplos de sustancias hidrofóbicas e hidrófilas en la figura\(\PageIndex{3}\) a continuación.

Figura Las moléculas de\(\PageIndex{3}\) sacarosa (tabla de azúcar) son hidrófilas y se mezclan bien con agua, mientras que las grasas insaturadas (aceites minerales) son hidrófobas y no se mezclan bien con el agua

Verificación de conceptos, términos y hechos

Preguntas de estudio Escribe tu respuesta en forma de oración (no respondas usando palabras sueltas)

1. ¿Qué significa hydrophile?
2. ¿Qué significa hidrofóbico?

Una mezcla es una combinación de dos o más sustancias, donde cada sustancia mantiene sus propias propiedades. Cuando mezclamos sacarosa (azúcar de mesa) con agua, tenemos una mezcla líquida. Las moléculas de agua no han cambiado, y las moléculas de sacarosa tampoco han cambiado; se mezclan entre sí. Cada uno mantiene sus propias propiedades químicas.

Una solución es un tipo de mezcla líquida que consiste en un disolvente que disuelve una sustancia llamada soluto. Una solución de “agua azucarada” consiste en agua (solvente) que disuelve la sacarosa, o azúcar de mesa (soluto). Una gota de tinta es una solución de agua (solvente) y diminutas partículas coloridas (soluto). Ver otro ejemplo en la figura\(\PageIndex{4}\) a continuación.

La mayoría de las reacciones químicas que ocurren dentro y fuera de nuestro cuerpo ocurren entre compuestos disueltos en el agua. Por esta razón, el agua es considerada el “solvente universal”.

Figura\(\PageIndex{4}\) Se puede preparar una solución salina en agua disolviendo sal de mesa (NaCl) en agua. La sal es el soluto y el agua el disolvente.

Verificación de conceptos, términos y hechos

Preguntas de estudio Escribe tu respuesta en forma de oración (no respondas usando palabras sueltas)

1. ¿Qué es una mezcla?
2. ¿Qué es una solución?
3. ¿Qué es un solvente?
4. ¿Qué es un soluto?