Quais forças intermoleculares estão presentes na água?

O H₂A molécula de água é polar com ligações de hidrogênio dipolo-dipolo intermoleculares. À medida que as moléculas de água se atraem e formam ligações, a água exibe propriedades como alta tensão superficial e alto calor de vaporização. As forças intermoleculares são muito mais fracas do que as forças intramoleculares que mantêm as moléculas unidas, mas ainda são fortes o suficiente para influenciar as propriedades de uma substância. No caso da água, fazem com que o líquido se comporte de maneira única e lhe conferem algumas características úteis.

TL; DR (muito longo; Não li)

A água tem fortes forças intermoleculares dipolo-dipolo de ligação de hidrogênio que fornecem à água uma alta tensão superficial e um alto calor de vaporização e que a tornam um forte solvente.

Embora as moléculas tenham uma carga global neutra, a forma da molécula pode ser tal que uma extremidade seja mais negativa e a outra mais positiva. Nesse caso, as extremidades carregadas negativamente atraem as extremidades carregadas positivamente de outras moléculas, formando ligações fracas, A polar molécula é chamada de dipolo porque tem dois pólos, mais e menos, e as ligações das moléculas polares são chamadas dipolo-dipolo títulos.

A molécula de água tem essas diferenças de carga. O átomo de oxigênio na água tem seis elétrons em sua sub camada externa de elétrons, onde há espaço para oito. Os dois átomos de hidrogênio na água formam ligações covalentes com o átomo de oxigênio, compartilhando seus dois elétrons com o átomo de oxigênio. Como resultado, dos oito elétrons de ligação disponíveis na molécula, dois são compartilhados com cada um dos dois átomos de hidrogênio, deixando quatro livres.

Os dois átomos de hidrogênio ficam de um lado da molécula enquanto os elétrons livres se juntam do outro lado. Os elétrons compartilhados ficam entre os átomos de hidrogênio e o átomo de oxigênio, deixando exposto o próton de hidrogênio carregado positivamente do núcleo. Isso significa que o lado do hidrogênio da molécula de água tem carga positiva, enquanto o outro lado, onde estão os elétrons livres, tem carga negativa. Como resultado, a molécula de água é polar e um dipolo.

A força intermolecular mais forte na água é uma ligação dipolo especial chamada ligação de hidrogênio. Muitas moléculas são polares e podem formar ligações bipolo-bipolo sem formar ligações de hidrogênio ou mesmo tendo hidrogênio em sua molécula. A água é polar e a ligação dipolar que ela forma é uma ligação de hidrogênio baseada nos dois átomos de hidrogênio da molécula.

As ligações de hidrogênio são especialmente fortes porque o átomo de hidrogênio em moléculas como a água é um próton pequeno e nu sem camada interna de elétrons. Como resultado, pode chegar perto da carga negativa do lado negativo de uma molécula polar e formar uma ligação especialmente forte. Na água, uma molécula pode formar até quatro ligações de hidrogênio, com uma molécula para cada átomo de hidrogênio e com dois átomos de hidrogênio no lado negativo do oxigênio. Na água, essas ligações são fortes, mas estão constantemente mudando, quebrando e se reformando para dar à água suas propriedades especiais.

Quando compostos iônicos são adicionados à água, os íons carregados podem formar ligações com as moléculas polares de água. Por exemplo, NaCl ou sal de cozinha é um composto iônico porque o átomo de sódio deu seu único elétron externo ao átomo de cloro, formando íons sódio e cloro. Quando dissolvidas em água, as moléculas se dissociam em íons de sódio carregados positivamente e íons de cloro carregados negativamente. Os íons de sódio são atraídos para os pólos negativos das moléculas de água e formam ligações íon-dipolo ali, enquanto os íons de cloro formam ligações com os átomos de hidrogênio. A formação de ligações íon-dipolo é a razão pela qual os compostos iônicos se dissolvem facilmente na água.

As forças intermoleculares e as ligações que elas produzem podem afetar o comportamento de um material. No caso da água, as ligações de hidrogênio relativamente fortes mantêm a água unida. Duas das propriedades resultantes são alta tensão superficial e um alto calor de vaporização.

A tensão superficial é alta porque as moléculas de água ao longo da superfície da água formam ligações que criam uma espécie de filme elástico na superfície, permitindo que a superfície suporte algum peso e puxando as gotas de água em volta formas.

O calor de vaporização é alto porque, uma vez que a água atinge o ponto de ebulição, as moléculas de água ainda estão ligadas e permanecem líquidas até que energia suficiente seja adicionada para quebrar as ligações. As ligações baseadas em forças intermoleculares não são tão fortes quanto as ligações químicas, mas ainda são importantes para explicar como alguns materiais se comportam.