A Água como Substância

A Água como Substância

A molécula da água é formada por dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio por meio de ligações covalentes (Figura 1). O ângulo de ligação é de 104,45º em função da estrutura tetraédrica dos orbitais sp3 do oxigênio (figura 2).
A água possui, portanto, uma dipolaridade bastante forte com as cargas positivas do hidrogênio e negativas do oxigênio, resultando em uma forte rede de ligações intermoleculares. Estas ligações são denominadas “pontes de hidrogênio” e são interagidas pela “força de Van der Waals”.As propriedades da água são determinadas pelo ângulo de ligação. Caso a água apresentasse um ângulo de 180o entre as ligações, talvez ela não seria um líquido à temperatura ambiente. 

Fig.1 - Molécula da Água¹

Fig.2 - Molécula da Água com indicação do ângulo de ligação²

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¹http://www.mundoeducacao.com.br/upload/conteudo_legenda/aab51775b553ad2e0419807986ef6889.jpg, acessado em 07/01/2010²http://epcpalmas.files.wordpress.com/2009/05/051209_1456_biologiagua13.png, acessado em 07/01/2010

Propriedades da Água

Estado Físico 

– Sólido 

A água apresenta menor densidade no estado sólido do que no estado líquido o que explica por que o gelo bóia sobre a água líquida. 

Quadro 1 – densidade da água em várias temperaturas 

Temperatura (°C)	Densidade (g/cm³)
100	0,9584
80	0,9718
60	0,9832
40	0,9922
30	0,9956502
25	0,9970479
22	0,9977735
20	0,9982071
15	0,9991026
10	0,9997026
4	0,9999720
0	0,9998395
−10	0,998117
−20	0,993547
−30	0,983854
Densidade da água em gramas por centímetro cúbico em várias temperaturas em graus Celsius Os valores abaixo de 0 °C se referem a água superfundida.

Geralmente, a água se expande ao congelar devido à sua estrutura molecular aliada à elasticidade incomum das ligações de hidrogênio e à  conformação cristalina particular de baixa energia que ela assume em condições normais de pressão. Isto é, ao resfriar-se, a água tenta organizar- se numa configuração de rede cristalina que alonga as componentes rotacionais e vibracionais das ligações, de forma que  cada molécula de água é afastada das vizinhas. Isso efetivamente reduz a densidade “p” da água quando se forma gelo sob condições normais de pressão (http://pt.wikipedia.org, acessado em 07/01/2010).

- Líquido

A água é primariamente um líquido em condições ambientes, o que não se poderia prever uma vez que os outros hidretos análogos da  família do oxigênio da tabela periódica, são gases como o sulfeto de hidrogênio, por exemplo. A razão pela qual o hidreto de oxigênio (água) forma um líquido está baseada no fato de ele ser mais eletronegativo que todos esses elementos (exceto pelo flúor). O oxigênio atrai elétrons muito mais fortemente que o hidrogênio levando a uma carga resultante positiva nos átomos de hidrogênio, e uma carga resultante negativa no átomo de oxigênio. A presença de carga nesses átomos dá a água um “momento dipolo”. A atração elétrica devida a esse dipolo aproxima as moléculas de água tornando mais difícil separa-las e por conseqüência, elevando o ponto de ebulição. A água pode ser vista como um líquido polar que se dissocia minimamente num íon hidrônio (H3O+ aq) e um íon hidroxila (OH- aq) associado. A água está em equilíbrio dinâmico entre os estados líquido, sólido e gasoso nas condições ambientes de temperatura e pressão, e é a única substância pura encontrada naturalmente na terra com essa característica. (http: //pt.wikipedia, acessado em 07/01/2010)

- Gasoso

As pontes de hidrogênio também são responsáveis por esta característica. Para evaporar a água, primeiro deve-se romper as pontes de hidrogênio e posteriormente dotar as moléculas de água de suficiente energia cinética para se passar para a fase gasosa. Para evaporar 1 grama de água precisa-se de 540 calorias a uma temperatura de 20ºC (Macedo Barros Águas & Águas, 2004).

Como gás, o vapor d’água é completamente miscível com o ar. Por outro lado, a pressão máxima de vapor termodinamicamente estável com a líquida ( ou sólida) numa dada temperatura é relativamente baixa se comparada com a pressão atmosférica total. Por exemplo, se a pressão parcial de vapor for 2% da pressão atmosférica e o ar for resfriado a partir de 25º C aos cerca de 22º a água começa a condensar-se, definindo o ponto de orvalho, formando neblina ou orvalho. O processo inverso faz com que a neblina “desapareça” pela manhã. Se a umidade aumenta à temperatura ambiente ( por exemplo, devido a um chuveiro quente), e a temperatura se mantém a mesma, a água gasosa logo chega á pressão de  mudança de fase, e se condensa como vapor. Um gás nesse contexto é dito saturado ou a 100% de umidade relativa, quando a pressão e vapor d’água no ar está em equilíbrio com a pressão de vapor devido à água (líquida) (http: //pt.wikipedia.org, acessado em 07/01/2010).

Referência Bibliográfica:
http://www.cprm.gov.br/publique/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=1374&sid=129

Alterado em: 21/05/2010