Un puente de hidrógeno? Para que sirve eso?
Una de las principales características del agua es su facilidad de formar puentes o enlaces de hidrógeno entre sus propias moléculas como también con algunos otros compuestos. Para entender mejor esto, debemos saber qué es un puente de hidrógeno intermolecular.
Las líneas continuas representan las uniones covalentes entre el hidrógeno y el oxígeno, mientras que las líneas punteadas representan los enlaces de hidrógeno intermoleculares con el oxígeno y los átomos de hidrógeno que permiten la red cristalina.
Un puente de hidrógeno es un enlace intermolecular que se produce entre átomos de hidrógeno que son atraídos fuertemente a compuestos que contengan átomos de nitrógeno (N), oxígeno (O) o flúor (F), o simplemente a estos átomos individualmente, aunque no es muy común.
Este enlace es posible debido a que los átomos de hidrógeno poseen un solo protón en su núcleo, lo cual hace que al unirse con el oxígeno, en la molécula de agua, el protón de cada átomo de hidrógeno quede expuesto por la condensación de la nube electrónica hacia el oxígeno. Al quedar su único protón al descubierto en la molécula, los átomos más electronegativos (N, O, F) se enlazan por puente de hidrógeno a la molécula de agua.
Los puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua son muy importantes para algunos fenómenos como los que voy a narrar a continuación.
Por qué el agua calienta más lento que otros compuestos?
Conociendo lo que es un enlace de hidrógeno podemos decir que la razón de ello es que para elevar la temperatura del agua (es decir, para aumentar la energía cinética de sus moléculas), primero se deben romper muchos enlaces de hidrógeno intermoleculares. Por ello, absorbe una gran cantidad de calor mientras que su temperatura sólo aumenta ligeramente. Pero también ocurre que el agua puede proporcionar mucho calor con sólo una ligera disminución de su temperatura.
Por esta razón, las enormes cantidades de agua que se encuentran en los lagos y océanos moderan de manera eficaz el clima de las zonas circundantes al absorber calor en verano y proporcionar calor en invierno, únicamente mediante pequeños cambios en su temperatura. Y ésto también explica porqué en los desiertos y zonas alejadas a las costas marítimas, presentan cambios tan abruptos de temperatura entre el día y la noche, haciendo mucho calor en el día, y mucho frío en la noche. Por falta de este ente regulador de temperatura...
La estructura tridimensional que forman las moléculas de agua en su estado sólido.
La propiedad más sobresaliente del agua es que su forma sólida es menos densa que su forma líquida y por ello el hielo flota en la superficie del agua líquida.
Aunque muchos compuestos pueden formar enlaces de hidrógeno intermoleculares, lo que hace diferente al H20 de otras moléculas polares, como NH3 y HF, es que cada átomo de oxígeno forma dos enlaces de hidrógeno, el mismo número de pares libres de electrones que posee este átomo. Así, las moléculas de agua se enlazan en una extensa red tridimensional donde cada átomo de oxígeno forma casi un tetraedro con cuatro átomos de hidrógeno, dos unidos por enlaces covalentes y dos por enlaces de hidrógeno.
Un gran solvente.
Para finalizar, (pero no por esto significa que sea menos importante o menos relevante) podemos decir que el agua es un solvente universal, ya que gracias a estos puentes de hidrógeno, los moléculas pueden llegar a sulvatar casi la mayoría de los compuestos, así sean iones, ácidos, sales, y muchos otros tipos de compuestos más. Por ejemplo: en el caso de un protón H+, las moléculas de agua, se disponen en círculo al rededor del protón generando una unión de enlace de hidrógeno con el oxígeno del agua y el protón H+, pero en caso de un compuesto con atomos de O, N o F, las moléculas de agua generan un enlace de hidrógeno entre un átomo de hidrógeno con un átomo de algunos de los tres elementos antes nombrados del otro compuesto.
Espero que con estas explicaciones y breves ejemplos hayan podido comprender cómo funciona un puente de hidrógeno entre las moléculas de agua y como afectan a su estructura para alterar los estados de agregación y otros fenómenos...
