Propriedades químicas da água

A água é uma substância química cujas moléculas são formadas por dois átomos de hidrogênio covalentemente ligados a um átomo de oxigênio, sendo sua fórmula química dada por H2O. A geometria de equilíbrio para uma molécula isolada possui dimensões de 0,0958 nanometros nas ligações O-H, e um ângulo H-O-H de 104°27'.[1] Estas moléculas interagem entre si sobretudo através da formação de pontes ou ligações de hidrogênio (que ocorrem quando átomos de hidrogênio são atraídos por átomos de oxigênio, mais eletronegativamente carregados), o que faz com que as moléculas, no estado líquido, fiquem 15% mais próximas entre si do que se agissem somente sob forças de Van der Waals, embora estas ligações também restrinjam o número de moléculas vizinhas para tipicamente quatro. A eletrólise da água permite a quebra das ligações atômicas, separando o hidrogênio e o oxigênio com a passagem de uma corrente elétrica.[2]

Detalhe de gotículas esféricas e transparentes de água sobre uma planta

Gotículas de água sobre uma Equisetum fluviatile, que possuem formato esférico devido à tensão superficial.

A água manifesta-se em seu estado líquido sob temperaturas entre 0°C e 100°C e pressão de uma atmosfera. As características físicas da água apresentam diversas anomalias quando comparadas com as propriedades típicas de outros líquidos. Uma das mais notáveis é a sua dilatação anômala, sendo que a sua densidade máxima ocorre a aproximadamente 4°C, expandindo-se tanto com o aumento quanto com a diminuição da temperatura. Este fato deve-se à quantidade de ligações de hidrogênio que formam-se conforme a temperatura diminui, sendo que o máximo numero de ligações em cada molécula (seis) ocorre a 4°C, quando as moléculas estão mais próximas ocorrendo, portanto, a maior densidade. Os pontos de fusão e ebulição da água são muito maiores do que seria predito baseado em modelos que levam em conta seu peso molecular, como em comparação com substâncias como sulfeto de hidrogênio (H2S) e seleneto de hidrogênio (H2Se).[3] [4]

Na fase líquida, a água é uma substância inodora, insípida e transparente. Em pequenas quantidades, é incolor, assim como o gelo. Em grandes quantidades, no entanto, tanto na água líquida como sólida torna-se evidente sua coloração intrínseca azulada. Vapor de água é um gás transparente.[5]

Dentre outras anomalias da água, destacam-se seu alto calor latente de vaporização, sua elevada capacidade térmica, além da considerável mudança de propriedades entre água líquida a baixas e altas temperaturas. Conforme água resfriada é aquecida, a velocidade do som através de si cresce, seu volume diminui, seu índice de refração aumenta, a solubilidade de gases se torna maior e a condutividade térmica passa a crescer. Contudo, se água quente é aquecida, ocorre exatamente o oposto. A água possui, ainda, uma alta tensão superficial, menor somente que a tensão superficial do mercúrio dente os líquidos comuns. Muitas destas propriedades são também atribuídas às ligações de hidrogênio entre as moléculas.[6] [7]

Pequenos cristais de gelo de formato folheado

Formação de cristais de gelo durante a ocorrência de um sincelo.

Refração da luz na água

Pelo fato de a molécula de água não ser linear e a eletronegatividade do oxigênio ser maior do que a do hidrogênio, ocorre o aparecimento de regiões positivas e negativas na própria molécula sendo, portanto, uma molécula polar (dipolo). Por este motivo, a água é um ótimo solvente para substâncias iônicas, como sais, ácidos e bases. As ligações de hidrogênio contribuem para solubilidade de outros compostos que possuem hidrogênio ou oxigênio em sua composição. Pelo mesmo motivo, proteínas e partículas minúsculas podem ser mantidas em suspensão na água, formando um coloide. A água é, ainda, um bom solvente para alguns gases e substâncias orgânicas. Entretanto, graxas e óleos não se dissolvem em água.[8] [9]

Em uma reação química, as moléculas de água podem doar um próton (H+), formando uma hidroxila, OH-, ou receber um próton, formando o hidroxônio, H3O+. De fato as moléculas de água doam e recebem prótons entre si, o que é chamado de autoionização da água. Embora ocorra em pequena extensão, este fenômeno é determinante, pois permite que a água aja como ácido ou base em uma dada reação. Pela presença desses íons, a água possui uma pequena condutividade elétrica.[10]

A água