Porque el agua es liquida a temperatura ambiente
¿por qué el agua es un líquido a temperatura ambiente mientras que el metano es un gas?
Una molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno unidos por enlaces covalentes al mismo átomo de oxígeno. Los átomos de oxígeno son electronegativos y atraen los electrones compartidos en sus enlaces covalentes. En consecuencia, los electrones de la molécula de agua pasan un poco más de tiempo alrededor del centro atómico del oxígeno y menos tiempo alrededor de los centros atómicos del hidrógeno. Los enlaces covalentes son, por tanto, polares, y los átomos de oxígeno tienen una ligera carga negativa (por la presencia de electrones extra compartidos), mientras que los hidrógenos son ligeramente positivos (por los protones extra no neutralizados).
Las cargas opuestas se atraen entre sí. Las ligeras cargas positivas de los átomos de hidrógeno de una molécula de agua atraen las ligeras cargas negativas de los átomos de oxígeno de otras moléculas de agua. Esta pequeña fuerza de atracción se llama enlace de hidrógeno. Este enlace es muy débil. Los enlaces de hidrógeno se forman fácilmente cuando dos moléculas de agua se acercan, pero se rompen fácilmente cuando las moléculas de agua se separan de nuevo. Son sólo una pequeña fracción de la fuerza de un enlace covalente, pero hay muchos y confieren algunas propiedades muy especiales a la sustancia que llamamos agua.
¿por qué el agua es un líquido a temperatura ambiente y no un gas?
El agua es una molécula de masa bastante insignificante: #18,01*g*mol^-1#. Esto es menos que el amoníaco, o el dioxígeno, o el dinitrógeno, un poco más que el metano, pero todavía menos que el etano y el propano. Y sin embargo, todas estas otras moléculas son GASES a temperatura ambiente, y tienen puntos de ebullición normales por debajo del del agua.
Sabemos, o deberíamos saber, que a medida que los átomos y las moléculas se hacen más grandes, debería haber un mayor grado de fuerzas de dispersión que operan entre las partículas, y sin embargo parece que el punto de ebullición del agua es anormalmente alto. Y de hecho lo es.
La diferencia entre el agua y estas otras moléculas que opera otra fuerza intermolecular, y es el enlace de hidrógeno. El oxígeno es electronegativo con respecto al hidrógeno, y tiende a polarizar la densidad de electrones hacia sí mismo. El resultado es que podemos representar la molécula de agua como #»»^(+delta)H-stackrel(delta-)O-H^(delta+)#, es decir, como un dipolo en el que la carga está fuertemente separada.
Dada la fuerza de este dipolo, y el pequeño tamaño de la molécula de agua, esta interacción entre los dipolos de las moléculas adyacentes actúa como una potente fuerza intermolecular que eleva el punto de ebullición del agua.
El agua es un líquido a temperatura ambiente. el amoníaco es un gas a temperatura ambiente
¿Te has preguntado alguna vez por qué no hay nada parecido al agua en el planeta? Muchos compuestos tienen masas moleculares similares: oxígeno, nitrógeno, azufre, etc, etc. El agua es el único compuesto de su clase de peso molecular que es un líquido a temperatura ambiente. ¿Por qué es tan singular?
Se debe a las fuerzas entre las moléculas llamadas enlaces de hidrógeno. Los átomos de hidrógeno de una molécula de agua son atraídos por los pares de electrones solitarios de los átomos de oxígeno de las moléculas de agua adyacentes. Esta fuerza de atracción entre moléculas es muy, muy débil por un lado; comparada con las fuerzas de atracción de un enlace químico, las fuerzas de atracción de los enlaces de hidrógeno son realmente pequeñas. Sin embargo, a grandes distancias, estas pequeñas fuerzas de atracción se convierten en algo muy, muy poderoso. Se crea un efecto general pegajoso. «Pegajoso» en el sentido de que las moléculas de agua se atraen más entre sí de lo que lo harían normalmente las moléculas de esa masa molecular. Moléculas como el gas oxígeno y el gas nitrógeno son gases a temperatura ambiente. Debido al enlace de hidrógeno entre las moléculas de agua, el agua es un líquido a temperatura ambiente.
El agua debería ser un gas a temperatura ambiente
El agua es un líquido a temperatura ambiente porque los enlaces de hidrógeno en su construcción son débiles. Estos enlaces débiles mantienen unidas las moléculas de agua durante apenas milisegundos, lo que mantiene el agua en un estado líquido constante a temperatura ambiente.
La temperatura ambiente se define como cualquier lugar entre cero y 100 grados Celsius. A otras temperaturas, el agua también puede ser un gas o un sólido. El agua se convierte en gas cuando los enlaces de hidrógeno que forman las moléculas se mueven rápidamente. El agua se convierte en un sólido, o se congela, cuando las moléculas se ralentizan. El agua cambia fácilmente entre sus tres formas.
El cambio de gas a líquido requiere el proceso de condensación. La transformación de líquido a sólido se conoce como congelación, y la transformación de sólido a gas se conoce como sublimación. Durante este proceso, el agua pasa de ser hielo a vapor de agua. El cambio de agua de líquido a gas se conoce como evaporación. Este proceso se puede realizar fácilmente observando cómo baja el nivel de agua mientras una olla hierve en una estufa. Si se deja hervir el agua sin vigilancia, en algún momento la olla se vacía de agua. El cambio de sólido a líquido se conoce como fusión, como cuando el hielo se descongela en primavera. El agua también pasa en raras ocasiones de ser un gas directamente a un sólido, lo que se conoce como proceso de formación de frentes.