Água como simples molécula
A água é um elemento químico muito especial, cujas características de maior destaque
são as capacidades de dissolver uma grande variedade de outras moléculas e a absorver uma
grande quantidade de calor. Ambas as propriedades são muito importantes para a existência
dos seres vivos. Na terra a água é muito abundante no estado líquido, formando os mares e os
oceanos, lagos e rios, mas também existe na atmosfera, sob a forma de gelo e neve nos
glaciares.
A molécula de água
É formada por três átomos, um de oxigénio e dois de hidrogénio (por ligações
covalentes). Esta molécula apresenta uma carga positiva em cada um dos átomos de
hidrogénio e duas negativas no átomo do oxigénio. Estas cargas fazem com que diferentes
moléculas de água sejam atraídas entre si (já que as cargas opostas se atraem), formando o
que se chama de pontes de hidrogénio (ligações fortes). Uma molécula de água pode chegar a
formar até 4 pontes de hidrogénio de cada vez. Na água líquida estes pontos fazem-se e
desfazem-se um milhão de vezes por segundo.
Fórmula química
Ângulo formado pelos átomos na sua molécula
Densidade (a 4°C, ao nível do mar)*
Ponto de ebulição (ao nível do mar)
Velocidade do som (a 25°C e ao nível do mar)
H₂O
104,5°
1
100°C
1496,3 m/s
1.1 Características da água
*Quando a água congela, as suas moléculas ficam em posições fixas, deixando uma grande quantidade de
espaços entre elas. Por esse motivo a densidade do gelo é inferior à da água líquida e pode flutuar nela. A água
alcança a sua densidade máxima a 4°C. A esta temperatura, um litro de água pesa exactamente um quilograma
(1kg).
1.2 Molécula de água
1.3 Moléculas de água ligadas por pontes de hidrogénio
A água como solvente
A natureza química da água, com as suas cargas positivas e negativas, torna-se
um grande dissolvente de substâncias (também com cargas) como por exemplo os sais e
as proteínas. Por isso constitui o meio em que se produz a maior parte das reacções de
metabolismo dos seres vivos. Pelo contrário, é totalmente incompatível com os óleo e as
gorduras, cuja natureza química faz com que as moléculas fiquem unidas entre si,
formando uma barreira para a água e outras substâncias do mesmo tipo, chamadas
substâncias iónicas.
2.1- Esquerda, esquema de moléculas
envolvendo uma molécula de sal. Direita, sal dissolvido na água.
2.2 – esquerda, esquema d moléculas de água à
volta de moléculas de óleo. Direita, constatação de que a
água não dissolve o óleo.
A água e a temperatura
A água é um elemento de elevada capacidade calorífica, o que quer dizer que pode
absorver e libertar (conforme a temperatura circundante) importantes quantidades de
calor. Isto faz com que seja um magnífico regulador de temperatura, tanto a nível
ambiental como fisiológico nos animais e nas plantas. Outro particularidade é que
congela, liquefaz e evapora numa diferença de temperatura relativamente curta (entre 0
e 100°C). na natureza encontramo-la nos três estados, o que ocorre em muito poucas
substâncias.
Elevada tensão superficial
Capacidade que a água tem de manter juntas as moléculas à superfície. Diminui
com a temperatura, a salinidade, e concentração de compostos orgânicos
dissolvidos.
Viscosidade
A viscosidade dum fluido indica a sua resistência a fluir, isto é, a dificuldade
duma camada deslizar ao longo doutra camada. Como as pontes de hidrogénio
podem restringir o deslizar de camadas adjacentes de líquidos, a viscosidade da
água é relativamente elevada em comparação com solventes que estabeleçam
poucas ou nenhumas pontes de hidrogénio, como por exemplo a acetona, o
benzeno, e outros solventes orgânicos com moléculas pequenas.
A água e a densidade
A água pura é uma excepção a esta regra. De facto, a água é a única substância
que apresenta uma densidade maior quando encontra no seu estado líquido. O seu
valor máximo obtém-se a 4 ºC. Esta particularidade da água pura deve-se às ligações
de hidrogénio existentes entre as suas moléculas, que na fase sólida (gelo) formam
uma estrutura ordenada, aberta e muito estável. Com baixas temperaturas, a água,
na fase líquida, apresenta uma densidade mais alta que na fase sólida. É, por isso,
que o gelo flutua na água líquida.