Puentes de hidrógeno en el Agua y algunas

Puentes de hidrógeno en el agua y algunas propiedades
Como se ha descrito con anterioridad las moléculas de agua establecen interacciones
entre sí, tanto en el estado sólido como en el estado líquido (llamadas fases
condensadas). Los enlaces por puente de hidrógeno a nivel del agua sólida generan
estructuras con arreglos ordenados donde cada molécula de agua se une a otras 4; a su
vez es posible apreciar una disposición hexagonal:
Esta estructura para el hielo deja ver la enorme cantidad de espacios vacíos que se
generan cuando el agua líquida solidifica. Esto justifica que la densidad del agua sólida
sea menor que la de su fase líquida. El hielo a 0ºC posee una densidad de 0,9170 g/cm3
sin embargo a la misma temperatura el agua líquida tiene una densidad de 0,9987 g/cm3.
A una temperatura de 4ºC, la densidad del agua es e 1,0000g/cm3. ¿A qué se debe esta
diferencia? A medida que aumenta la temperatura una pequeña fracción de moléculas
adquiere la suficiente energía cinética como para que se rompan su uniones por puentes
de hidrógeno. De esta forma abandonan su posición en la red y ocupan los huecos
hexagonales con lo cual comienza a aumentar la masa por unidad de volumen,
aumentando por tanto la densidad. Por encima de los 4ºC, comienza a descender la
densidad del agua.
Esto tiene repercusiones más que importantes para la vida en la Tierra: cuando se forma
hielo por efectos climáticos cubre la superficie del agua y “aísla” el agua que queda por
debajo. Si el hielo fuera más denso que el agua, el hielo que se forma en la superficie de
un lago se hundiría al fondo y el lago podría congelarse por completo. Casi ningún
organismo acuático podría sobrevivir en estas condiciones.
Otro efecto puede verse cuando el agua se congela en los intersticios de las rocas. La
expansión del hielo que se produce puede partirlas en trozos más pequeños. Este
proceso repetido en años logra la formación de partículas y la consiguiente formación
de un suelo particulado, fértil.
Respecto a los puntos de fusión y de ebullición
El análisis de este segmento se basa en el entendimiento de los conceptos mencionados.
La fusión es el proceso por el cual una sustancia pasa del estado sólido al estado líquido;
el punto de fusión se define como la temperatura a la cual ocurre este fenómeno. El
punto de ebullición es la temperatura a la que un líquido es capaz de hervir (en ese
momento “burbujas de su vapor se forman dentro del líquido”). El agua tiene un
punto de fusión de 0ºC y uno de ebullición de 100ºC (considerando que la presión sea
de una atmósfera).
Si realizamos el estudio comparativo de uno de los parámetros para esta sustancia y
sustancias similares en cuanto a su composición:
PUNTOS DE EBULLICIÓN
Aquí se puede apreciar que presenta un valor anormalmente alto con respecto a los que
podría esperarse. Ese hecho se justifica de la siguiente manera: el agua es el único de
éstos compuestos capaz de presentar interacciones por puente de hidrógeno entre
moléculas. Se necesita más energía para que las moléculas pasen a la fase de vapor ya
que se han de romper las uniones intermoleculares, lo que conlleva un aumento en la
temperatura de ebullición.
Lo mismo ocurre con los puntos de fusión: para lograr que el agua pase de su estado
sólido al estado líquido se han de vencer (en cierta medida) puentes de hidrógeno. Esto
explica de igual forma su alto punto de fusión:
Sustancia
Punto de fusión (ºC)
H2O
0,0
H2S
-85,5
H2Se
-65,7
H2Te
-51,0
 Extraído de: “Química: la ciencia central”; Brown, Le May; Bursten; Séptima Edición; Ed. Prentice
Hall; México; 1998.