A molécula de água H2O é polar com pontes de hidrogênio intermoleculares dipolo-dipolo. À medida que as moléculas de água se atraem e formam ligações, a água exibe propriedades como alta tensão superficial e um alto calor de vaporização. As forças intermoleculares são muito mais fracas do que as forças intramoleculares que mantêm as moléculas juntas, mas ainda são fortes o suficiente para influenciar as propriedades de uma substância. No caso da água, eles fazem o líquido se comportar de maneiras únicas e dão a ele algumas características úteis.

TL; DR (muito longo; não lidos)

A água tem ligação de hidrogênio forte forças intermoleculares dipolo-dipolo que dão à água uma alta tensão superficial e um alto calor de vaporização e que a tornam um solvente forte.

Moléculas polares

Embora as moléculas tenham uma carga neutra em geral, a forma da molécula pode ser tal que uma extremidade é mais negativa e a outra extremidade mais positiva. Nesse caso, as extremidades carregadas negativamente atraem as extremidades carregadas positivamente de outras moléculas, formando ligações fracas. Uma molécula polar é chamada de dipolo porque tem dois pólos, mais e menos, e as ligações formando moléculas polares são chamadas de ligações dipolo-dipolo. .

A molécula de água tem essas diferenças de carga. O átomo de oxigênio na água tem seis elétrons em sua subcamada de elétrons externos, onde há espaço para oito. Os dois átomos de hidrogênio na água formam ligações covalentes com o átomo de oxigênio, compartilhando seus dois elétrons com o átomo de oxigênio. Como resultado, dos oito elétrons de ligação disponíveis na molécula, dois são compartilhados com cada um dos dois átomos de hidrogênio deixando quatro livres.

Os dois átomos de hidrogênio permanecem em um lado da molécula enquanto os elétrons livres se juntam. por outro lado. Os elétrons compartilhados ficam entre os átomos de hidrogênio e o átomo de oxigênio, deixando o próton de hidrogênio positivamente carregado do núcleo exposto. Isso significa que o lado de hidrogênio da molécula de água tem uma carga positiva, enquanto o outro lado onde os elétrons livres são tem uma carga negativa. Como resultado, a molécula de água é polar e é um dipolo.

Ligações de hidrogênio

A força intermolecular mais forte na água é uma ligação dipolar especial chamada ligação de hidrogênio. Muitas moléculas são polares e podem formar ligações bipolares-bipolares sem formar ligações de hidrogênio ou mesmo ter hidrogênio em sua molécula. A água é polar e a ligação do dipolo que ela forma é uma ligação de hidrogênio baseada nos dois átomos de hidrogênio da molécula.

As ligações de hidrogênio são especialmente fortes porque o átomo de hidrogênio em moléculas como a água é um próton pequeno sem casco eletrônico de elétrons. Como resultado, pode aproximar-se da carga negativa do lado negativo de uma molécula polar e formar uma ligação especialmente forte. Na água, uma molécula pode formar até quatro ligações de hidrogênio, com uma molécula para cada átomo de hidrogênio e com dois átomos de hidrogênio no lado negativo do oxigênio. Na água, essas ligações são fortes, mas estão constantemente mudando, quebrando e se reformando para dar à água suas propriedades especiais.

Bondes Ion-Dipole

Quando compostos iônicos são adicionados à água, a carga íons podem formar ligações com as moléculas de água polar. Por exemplo, NaCl ou sal de mesa é um composto iônico porque o átomo de sódio deu seu único elétron ao átomo de cloro, formando íons sódio e cloro. Quando dissolvidas em água, as moléculas se dissociam em íons de sódio carregados positivamente e íons de cloro carregados negativamente. Os íons de sódio são atraídos para os polos negativos das moléculas de água e formam ligações íon-dipolo, enquanto os íons de cloro formam ligações com os átomos de hidrogênio. A formação de ligações íon-dipolo é uma razão pela qual os compostos iônicos se dissolvem facilmente na água.

Os Efeitos das Forças Intermoleculares nas Propriedades das Materiais

As forças intermoleculares e as ligações que elas produzem podem afetar a forma como um material se comporta. No caso da água, as ligações de hidrogênio relativamente fortes mantêm a água unida. Duas das propriedades resultantes são alta tensão superficial e um alto calor de vaporização.

A tensão superficial é alta porque as moléculas de água ao longo da superfície da água formam ligações que criam uma espécie de filme elástico na superfície, permitindo a superfície para suportar algum peso e puxar gotículas de água para formas redondas.

O calor de vaporização é alto porque, uma vez que a água atinge o ponto de ebulição, as moléculas de água ainda estão ligadas e permanecem líquidas até que energia suficiente seja adicionada. os laços. As ligações baseadas em forças intermoleculares não são tão fortes quanto as ligações químicas, mas ainda são importantes para explicar como alguns materiais se comportam.