Formação de uma molécula de água

A água é uma das substâncias mais abundantes da Terra, e também no interior dos seres vivos. Ela é formada por

moléculas de dois tipos de átomos (oxigênio e hidrogênio), que ao se ligarem determinam inúmeras particularidades, que

conferem à água propriedades singulares.

Vamos analisar essa ligação e suas conseqüências mais detalhadamente.

Para formar a molécula da água (H2O), devem se unir dois átomos de hidrogênio com um de oxigênio. Isto

acontece através de um tipo de ligação chamada covalente ou molecular, onde os elétrons da última camada eletrônica dos

átomos envolvidos são compartilhados entre si, para que adquiram a estabilidade. Ser estável significa ter o último nível de

energia completo: com 2 elétrons, se ele for do primeiro nível (K) ou com 8 elétrons, se o átomo possuir mais de uma

camada, segundo a Regra do Octeto.

Observe os esquemas dos átomos separadamente, e da molécula de água:

protóns=1 prótons=8

Hidrogênio - H nêutrons=0 Oxigênio - O nêutrons=8

elétrons=1 elétrons=8

Molécula de água

H2O

Aqui representamos cada elétron como uma partícula individual, entretanto, de acordo com a mecânica quântica (que

descreve o comportamento de entidades muito pequenas, como as partículas dos átomos), não há como predizermos

exatamente onde um elétron está num determinado tempo. Assim, podemos nos referir a uma “nuvem eletrônica”, que

corresponde ao caráter probabilístico dos orbitais.

Compartilhando elétrons, hidrogênio e oxigênio conseguem se estabilizar, completando a camada K com 2 elétrons

(H) e a L com 8 elétrons (O).

Os elétrons compartilhados passam a girar nos dois átomos, formando a molécula.

O átomo de oxigênio da molécula, por ter mais prótons em seu núcleo (8 prótons, que possuem carga elétrica

positiva) irá atrair mais fortemente os elétrons (de carga elétrica negativa) partilhados pelo hidrogênio, formando-se, assim,

dois pólos negativos próximos ao oxigênio. Os átomos de hidrogênio da molécula, por terem menos prótons em seu núcleo

(1 próton) irão atrair menos fortemente os elétrons partilhados com o oxigênio, formando-se, assim, dois pólos positivos

próximos a cada átomo de hidrogênio. Imaginemos a polaridade como um gradiente de distribuição de carga, e não apenas

como pólos pontuais.

1 Material originalmente produzido nos anos de 1980/90 por Ana Maria da Silva Arruda, Eliane de Oliveira Vicente, Marcia Serra Ferreira

e Marilia Faria da Costa, e revisado em 2008 por Ana Paula Lima de Siqueira, Cristiane Correia da Silva, Leonardo Kaplan, Nuccia Nicole

Theodoro de Cicco, Teo Bueno de Abreu e Vaneza da Rocha Gripp, todos vinculados ao Projeto Fundão Biologia – UFRJ. Material

didático disponível no sítio eletrônico www.projetofundao.ufrj.br/biologia

(Nuvem de elétrons do H fortemente atraída pelo núcleo do elemento eletronegativo O)

Analisando a molécula da água percebemos então, a presença de quatro pólos, 2 positivos e 2 negativos. A partir

desse fenômeno, a molécula da água poderá se ligar a outras quatro moléculas, onde os pólos positivos de uma molécula são

atraídos aos pólos negativos da molécula vizinha. Essas ligações são chamadas Pontes de Hidrogênio. As pontes de

hidrogênio não ocorrem somente na água – ocorrem quando um átomo de hidrogênio é parcialmente compartilhado por dois

atomos eletronegativos.

As pontes de hidrogênio estão presentes em todos os estados físicos da água. Essas pontes de hidrogênio

características de moléculas polares, onde um dos pólos é o hidrogênio, aumentam as forças de atração intermolecular. No

estado sólido, aumentam a força de atração entre todas as moléculas e dificultando a passagem ao estado líquido. Assim,

quando na forma de gelo, cada molécula de água faz 4 pontes de hidrogênio, geralmente não se deslocando, apenas vibrando

em suas posições. No estado líquido, as pontes de hidrogênio não são fixas, mas se revezam. As moléculas estão girando,

umas sobre as outras, rompendo as pontes e encontrando novos grupos onde se ligar. No estado de vapor, as pontes se

desfazem.

As pontes de hidrogênio fazem com que a água possua grande capacidade de absorver calor (alto calor específico),

pois é preciso muita energia para que as pontes de hidrogênio se desfaçam.A quantidade de calor, para que ocorra uma

mudança de estado da água, é bem maior que em outras substâncias, que não possuem essas pontes.

A polaridade da molécula da água responde por vários fenômenos observados. Analisemos suas conseqüências:

1 - Dissolução de Substâncias:

A água dissolve muitas substâncias e, por esse motivo, é chamada de “solvente universal”. Durante o processo de

dissolução ocorrem interações entre o solvente (a água) e o soluto (a substância que será dissolvida), acompanhadas de

“quebras” e formações de novas ligações, que dependem das forças intermoleculares que unem as partículas.

As