A água líquida flui, evapora e dissolve sal e açúcar, mas não dissolve óleo de cozinha. Essas diferenças visíveis decorrem da maneira como as moléculas de água compartilham elétrons e de como suas cargas parciais atraem partículas próximas. Quando você consegue conectar uma observação macroscópica, como a dissolução, a um modelo de partículas e, em seguida, a uma fórmula química, você desenvolve o hábito fundamental que este curso visa construir.
Uma única molécula de água apresenta geometria angular e um compartilhamento desigual de elétrons em suas ligações O-H; assim, o oxigênio fica levemente negativo e cada hidrogênio, levemente positivo. Essa distribuição desigual de carga é a polaridade, e ela permite que a água se alinhe a outras moléculas polares e a íons como e .
Para visualizar como as cargas parciais geram uma rede de ligações de hidrogênio, examine a representação molecular e observe quais átomos se atraem.
Uma ligação de hidrogênio é uma atração entre um átomo de hidrogênio parcialmente positivo, ligado covalentemente a O ou N, e um par de elétrons livres em outro átomo de O ou N. Na água líquida, muitas ligações de hidrogênio fracas se formam e se rompem, criando uma rede dinâmica que ajuda a explicar o alto ponto de ebulição para uma molécula tão pequena e a forte solvatação de solutos carregados e polares.
Lembrete sobre conservação Ao escrevermos reações em meio aquoso posteriormente, os átomos e a carga total devem ser conservados em ambos os lados de cada equação.
Um grupo funcional é um padrão específico de átomos dentro de uma molécula que confere propriedades e reações previsíveis, como hidroxila , carboxila e amino . Quando um grupo carboxila perde um íon , ele se torna , e essa carga negativa aumenta a atração pelas moléculas de água.
Carga é uma propriedade expressa por um número inteiro de um íon ou grupo molecular, enquanto a polaridade é a separação de cargas parciais dentro de uma molécula neutra. O efeito hidrofóbico é a tendência de superfícies apolares se agruparem na água, pois as moléculas de água formam arranjos de ligação de hidrogênio mais favoráveis quando a área apolar é minimizada. O reconhecimento molecular é uma ligação seletiva determinada pela forma e por interações como atração íon-íon, ligação de hidrogênio e forças de dispersão.
A estrutura de uma molécula determina onde os elétrons podem estar, o que define as cargas parciais e, consequentemente, quais interações são fortes o suficiente para serem relevantes. Por exemplo, o etanol se dissolve na água porque seu grupo pode formar ligações de hidrogênio, enquanto o hexano não se dissolve, pois não consegue formar interações fortes com a água.
Compare propriedades macroscópicas com suas causas em nível molecular, classificando exemplos quanto à solubilidade, ao ponto de ebulição e à força de ligação.