Naturlink

A Química da Água

Filipa Alves

A água é composta por dois átomos de hidrogénio ligados a um átomo de oxigénio, numa estrutura altamente polar que é responsável algumas das suas propriedades que a tornam tão útil do estado líquido, podendo também existir naturalmente nos estados sólido e gasoso.

A água é constituída por hidrogénio e oxigénio – dois átomos de hidrogénio estão ligados por uma única ligação química a um átomo de oxigénio. A fórmula química da água é então H2O.

A molécula de água tem uma forma angular, com carga positiva e negativa em extremos opostos. Isto significa que a molécula de água é muito polar. Como consequência desta elevada polaridade as moléculas de H2O formam ligações de hidrogénio que são extremamente fortes. Isto acontece quando átomos de hidrogénio numa molécula de água são atraídos pelos pares de electrões do oxigénio de outra molécula de H2O que não estão ligados. Estas ligações de hidrogénio fazem com que a água tenha um ponto de ebulição muito elevado, uma vez que é necessária muita energia para desfazê-las e libertar as moléculas de H2O da fase líquida para a fase gasosa. 

As moléculas de H2O no gelo apresentam uma grande ordenação embora a estrutura seja frouxa. Quando o gelo derrete este arranjo ordenado perde-se e por isso as moléculas de H2O podem ser acomodadas mais perto uma da outra. Deste modo, o líquido é mais denso que o sólido e isto explica por que razão o gelo flutua na água.

Uma das propriedades mais importantes da água é que pode dissolver muitas outras substâncias formando soluções aquosas. Isto acontece devido à elevada polaridade da molécula de H2O. Se, por exemplo, um composto iónico como o Cloreto de Sódio é adicionado à água, o Na com carga positiva será atraído pelo extremo negativo da molécula de H2O, e os átomos de Cl com carga negativa serão ou hidratados, o que significa que serão envolvidos por moléculas de H2O, o que impede que o Na+ e o Cl- voltem a reunir-se.

A água pode actuar como um ácido ou uma base porque pode dissociar-se, até certo ponto, em iões H+ (hidrogénio), que são ácidos, e em iões OH- (hidróxido) que são alcalinos ou básicos.

A maioria dos átomos de hidrogénio são constituídos apenas por 1 protão, mas os isótopos deutério e trítio têm um e dois neutrões no seu núcleo, respectivamente. O óxido de deutério (D2O)é denominado água pesada, porque tem um peso molecular superior ao da H2O devido ao neutrão extra no núcleo do deutério. O D2O pode ser produzido por electrólise e destilação fraccionada de água. É usado como um moderador de neutrões em centrais nucleares e em investigação em Biologia como um marcador isotópico.

A água no estado sólido – o gelo

O gelo forma-se quando a água líquida ou sob a forma de vapor congela. A temperaturas abaixo de 0ºC o vapor de água torna-se geada ao nível do solo e em flocos de neve ao nível das nuvens e a água líquida origina gelo sólido quando num rio ou no mar. Cada molécula de H2O forma ligações de hidrogénio com 4 moléculas vizinhas, criando uma forma tetraédrica. Um cristal de gelo é formado por anéis destas formas que se associam formando diferentes ângulos.

Á primeira vista o gelo parece frágil e estilhaça-se como vidro quando sofre um impacto. No entanto flui sob pequenas pressões exercidas durante longos períodos de tempo o sob grandes pressões que impedem o gelo de fragmentar-se. Isto acontece porque as camadas de cristais de gelo podem deslizar umas sobre as outras e afastar-se entre si sem que as ligações de hidrogénio sejam quebradas.  O fluir pode ser muito lento porque os diferentes cristais deslizam em diferentes direcções e tendem a interferir uns com os outros. Os glaciares são um exemplo deste movimento.
O gelo é usado como um agente refrigerador porque é necessária mais energia para derretê-lo do que a maioria das outras substâncias, devido às fortes ligações de hidrogénio. O gelo que se derrete mantém uma temperatura constante de 0ºC. 

 

Uma vez que o gelo é menos denso que a água a 0ºC uma massa de gelo ocupa um volume 9% maior do que igual quantidade de água. É por isso que quando a água nos canos congela pode fazer com que rebentem. Quando a água entra nas rachas das rochas e congela a expansão cria uma grande pressão que pode fragmentar as rochas, causando assim erosão.

Outra característica importante do gelo é que resulta de ser menos denso que a água é que flutua. Nos rios, lagos e oceanos isto significa que o gelo esconde a água mais quente abaixo, permitindo aos peixes e a outras criaturas sobreviver às frias temperaturas à superfície.

A água no estado gasoso – o vapor de água

O vapor é água vaporizada e é um gás incolor e invisível. Frequentemente parece ser branco e formar nuvens porque há partículas de água presentes. O vapor surge na natureza durante processos vulcânicos que aquecem a água debaixo da terra que é libertada em nascentes de água quente e em géisers, por exemplo. A temperatura à qual a água entra em ebulição depende da pressão. Se a pressão é reduzida o ponto de ebulição desce também. Se a pressão aumenta, é necessária mais energia para permitir às moléculas líquidas que escapem para a fase gasosa, e por isso a temperatura de ebulição sobre.

A moderna sociedade industrial faz muito uso do poder do vapor. Virtualmente quase toda a electricidade é gerada através da energia associada ao vapor. As centrais eléctricas aquecem a água até formar vapor que, sob pressão, move turbinas que produzem corrente eléctrica. O vapor é também usado na produção de aço, alumínio, cobre e níquel e na produção de químicos, na refinação do petróleo e para cozinhar ou aquecer a casa.

Fonte: http://www.africanwater.org

Artigo apoiado pela 

 

Comentários