6.2
Estructura de la Molécula de Agua
Hasta el siglo XVIII, el agua
fue considerada como un cuerpo simple. En 1781 el químico
inglés Joseph Priestley realizó su síntesis
por combustión del hidrógeno. Posteriormente Antoine-Laurent
Lavoisier y Henrv Cavendish, demostraron que el agua estaba formada
por hidrógeno y oxigeno y luego en 1805, el químico
francés Louis-Joseph Gay-Lussac y el sabio prusiano Alexandei-
von Humboldt, determinaron que la relación hidrógeno
/ oxigeno era igual a 2, lo cual condujo a la fórmula molecular
H2O. La molécula de agua está formada
por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.
El agua se caracteriza por sus extraordinarias propiedades físico-químicas.
Los seres vivos se han adaptado para utilizarla químicamente
en dos tipos de reacciones:
1.- Enzimáticas, como fuente de electrones y átomos
de hidrógeno por ejemplo en fotosíntesis.
2.- Hidrólisis enzimática, rompiendo enlaces para
degradar compuestos orgánicos complejos en otros más
simples, como ocurre en la respiración.
La función primordial del agua en el metabolismo de los
seres vivos se debe a sus propiedades físicas y químicas,
derivadas de la estructura molecular. En la molécula, cada
átomo de hidrógeno se une al átomo de oxígeno
por un enlace covalente. En este enlace, relativamente fuerte,
el átomo de hidrógeno y el de oxígeno comparten
un electrón cada uno. Estos átomos adquieren así
una configuración: el átomo de hidrógeno
se encuentra con dos electrones en vez de uno y el de oxígeno
con ocho electrones periféricos en vez de seis (porque
participa en dos enlaces). Como se sabe, estos números
corresponden a capas electrónicas externas completas que
confieren notable estabilidad a la molécula.
El agua, es un líquido excepcional, está formada
por moléculas H2O de geometría tetraédrica:
los dos enlaces covalentes OH y los dos dobletes electrónicos
libres del átomo de oxígeno apuntan hacia los vértices
de un tetraedro en cuyo centro esta el oxígeno.
Los puentes de hidrógeno, formados entre los dipolos de
la molécula originan grupos de 3 a 9 moléculas.
Así se consiguen pesos moleculares elevados y el agua se
comporta como un líquido. Estas agrupaciones, le confieren
al agua sus propiedades de fluido, en realidad, en el agua líquida,
estos pequeños polímeros de agua coexisten con moléculas
aisladas.
| Fig. 1.-
(A). Cargas eléctricas de la molécula de agua.
(B). El átomo de oxígeno de una molécula
de agua tiene cuatro orbitales electrónicos que aproximadamente
apuntan hacia los vértices de un tetraedro. Cada orbital
contiene dos electrones. Los electrones en dos de los orbitales
son compartidos con los átomos de Hidrógeno
y forman un ángulo de 104.5°. Los pares de electrones
de los otros dos orbitales solo pertenecen al átomo
de oxígeno. (C) Orientación de los enlaces en
una molécula de agua y formación de puentes
de hidrógeno. Modificado por Fach http://www.arrakis.es/~lluengo/agua.html |
| Forma molecular |
3 átomos: (dos H y un O) forman un ángulo de
104,5º |
| Diámetro átomo de oxígeno |
0,060 nm |
| Diámetro átomo de hidrógeno |
0,025 nm |
| Distancia y energía del O-H |
0,096 nm (Dhenlace= - 463 kJ/mol) |
| Características |
Los dos electrones compartidos están más cerca
del O que del H, por lo que los átomos aparecen con carga
eléctrica neta: cada H como H+0,41 y el O como O-0,82
la molécula es polar. |
Tabla 6.2. - Estructura espacial de la molécula del
agua.
|
Propiedades
del agua
