Por Diane EvansAtualizado em 30 de agosto de 2022

A água contém dois tipos distintos de ligações:ligações covalentes que mantêm os átomos de oxigênio e hidrogênio juntos dentro de cada molécula, e ligações de hidrogênio que ligam uma molécula de água a outra. As ligações covalentes dão à água a sua estrutura molecular, enquanto as ligações de hidrogénio criam a rede que define as propriedades do líquido.

Ligação de hidrogênio em água líquida

Na água líquida, as ligações de hidrogénio são relativamente fracas, mas o seu grande número domina o comportamento da molécula. Eles surgem da atração eletrostática entre os átomos de hidrogênio parcialmente positivos e os átomos de oxigênio parcialmente negativos. Como as moléculas estão em constante movimento, essas ligações se formam e se rompem dinamicamente. O aquecimento aumenta a energia cinética molecular, fortalecendo a tendência de quebra de ligações e permitindo a vaporização da água. Na fase gasosa, as moléculas de água flutuam de forma independente; quando esfriam, as ligações de hidrogênio são restabelecidas e o líquido é reformado.

Ligação de hidrogênio no gelo

O gelo adota uma rede cristalina na qual cada molécula de água é coordenada tetraedricamente por quatro vizinhos através de ligações de hidrogênio. Este arranjo ordenado restringe o movimento molecular, tornando o gelo menos denso que a água líquida. Como resultado, o gelo flutua, proporcionando uma manta protetora sobre os corpos d'água que sustenta a vida aquática durante o inverno.

Água como solvente

A polaridade da água – uma distribuição desigual de carga causada pelo átomo de oxigênio eletronegativo – permite que ela envolva e separe íons e moléculas polares. O pequeno tamanho das moléculas de água permite que muitas delas se agrupem em torno de um soluto, formando ligações de hidrogênio que separam o soluto. Isto explica por que a água dissolve mais substâncias do que qualquer outro líquido, ganhando o título de “solvente universal”.

Propriedades físicas da água

A ligação de hidrogênio confere alta coesão e tensão superficial, evidente quando gotas formam gotas em superfícies enceradas. Também é responsável pelo alto calor de vaporização da água, o que torna a transpiração um mecanismo de resfriamento eficaz para os mamíferos. A grande energia necessária para quebrar as ligações de hidrogénio significa que a água permanece líquida numa vasta gama de temperaturas, apoiando os processos vitais.

Ligações de Hidrogênio em Sistemas Biológicos

Além da autointeração, a água estabelece ligações de hidrogênio com moléculas que possuem grupos hidroxila (OH) ou amina (NH₂), uma característica crítica para inúmeras reações bioquímicas. A capacidade da água de estabilizar estruturas e transportar moléculas, aliada à sua capacidade de amortecimento térmico, tem sido indispensável para a evolução da vida na Terra.