O que são as pontes de hidrogênio como elas se formam e onde são encontradas

�gua Como Subst�ncia

A mol�cula da �gua � formada por dois �tomos de hidrog�nio ligados a um �tomo de oxig�nio por meio de liga��es covalentes (figura 1). O �ngulo de liga��o � de 104,45� em fun��o da estrutura tetra�drica dos orbitais sp3 do oxig�nio (figura 2).

A �gua possui, portanto, uma dipolaridade bastante forte com as cargas positivas do hidrog�nio e negativas do oxig�nio, resultando em uma forte rede de liga��es intermoleculares. Essas liga��es s�o denominadas "pontes de hidrog�nio" e s�o interagidas pela "for�a de Van der Waals".

As propriedades da �gua s�o determinadas pelo �ngulo de liga��o. Se a �gua apresentasse um �ngulo de 180� entre as liga��es, talvez ela n�o fosse um l�quido � temperatura ambiente.

PROPRIEDADES DA �GUA - ESTADO F�SICO

S�lido

A �gua apresenta menor densidade no estado s�lido do que no estado l�quido, o que explica por que o gelo boia sobre a �gua l�quida.

Densidade da �gua

Geralmente, a �gua se expande ao congelar devido � sua estrutura molecular aliada � elasticidade incomum das liga��es de hidrog�nio e � conforma��o cristalina particular de baixa energia que ela assume em condi��es normais de press�o. Isto �, ao resfriar-se a �gua tenta organizar-se numa configura��o de rede cristalina que alonga as componentes rotacionais e vibracionais das liga��es, de forma que cada mol�cula de �gua � afastada das vizinhas. Isso efetivamente reduz a densidade p da �gua quando se forma gelo sob condi��es normais de press�o.

L�quido

A �gua � primariamente um l�quido em condi��es ambientes, o que n�o se poderia prever, uma vez que os outros hidretos an�logos da fam�lia do oxig�nio da tabela peri�dica s�o gases como o sulfeto de hidrog�nio, por exemplo. A raz�o pela qual o hidreto de oxig�nio (�gua) forma um l�quido est� baseada no fato de ele ser mais eletronegativo que todos esses elementos (exceto pelo fl�or).

O oxig�nio atrai el�trons muito mais fortemente que o hidrog�nio, levando a uma carga resultante positiva nos �tomos de hidrog�nio e a uma carga resultante negativa no �tomo de oxig�nio. A presen�a de carga nesses �tomos d� � �gua um "momento dipolo". A atra��o el�trica devida a esse dipolo aproxima as mol�culas de �gua, tornando mais dif�cil separ�-las e, por consequ�ncia, elevando o ponto de ebuli��o.

A �gua pode ser vista como um l�quido polar que se dissocia minimamente num �on hidr�nio (H3O+ aq) e num �on hidroxila (OH- aq) associado. A �gua est� em equil�brio din�mico entre os estados l�quido, s�lido e gasoso nas condi��es ambientes de temperatura e press�o e � a �nica subst�ncia pura encontrada naturalmente na Terra com essa caracter�stica.

Gasoso

As pontes de hidrog�nio tamb�m s�o respons�veis por esta caracter�stica. Para evaporar a �gua, primeiro deve-se romper as pontes de hidrog�nio e, posteriormente, dotar as mol�culas de �gua de suficiente energia cin�tica para se passar para a fase gasosa. Para evaporar 1 grama de �gua precisa-se de 540 calorias a uma temperatura de 20�C.

Como o g�s, o vapor d'�gua � completamente misc�vel com o ar. Por outro lado, a press�o m�xima de vapor termodinamicamente est�vel com a l�quida (ou s�lida) numa dada temperatura � relativamente baixa se comparada com a press�o atmosf�rica total. Por exemplo, se a press�o parcial de vapor for 2% da press�o atmosf�rica e o ar for resfriado a partir de 25�C, aos cerca de 22�C a �gua come�a a condensar-se, definindo o ponto de orvalho, formando neblina ou orvalho.

O processo inverso faz com que a neblina "desapare�a" pela manh�. Se a umidade aumenta � temperatura ambiente (por exemplo, devido a um chuveiro quente) e a temperatura se mant�m a mesma, a �gua gasosa logo chega � press�o de� mudan�a de fase e se condensa como vapor. Um g�s nesse contexto � dito saturado ou a 100% de umidade relativa quando a press�o e o vapor d'�gua no ar est�o em equil�brio com a press�o de vapor devido � �gua (l�quida).

Autores

Lauro de Oliveira Silva J�nior

L�cio Carramillo Caetano

Fontes

Wikipedia, acessado em 07/01/2010.

Macedo Barros �guas & �guas, 2004.

O que são pontes de hidrogênio e como elas ocorrem?

Quem são as pontes de hidrogênio?

O que são as pontes de hidrogênio no DNA?

Como se formam as pontes de hidrogênio na água?