I legami dell’acqua che tengono assieme idrogeno ed ossigeno e che ne determinano le particolari proprietà sono i legami covalenti e i legami di idrogeno.
Legami covalenti dell’acqua
L’acqua è formata da tre atomi: due idrogeni e un ossigeno.
I due idrogeni sono legati all’ossigeno per mezzo di un legame covalente.
Il legame covalente è un legame abbastanza forte dovuto alla condivisone di una coppia di elettroni, dove ciascun atomo apporto un elettrone in dote.
I due elettroni di un legame covalente ruotano tra i due atomi, tenendoli assieme.
Ogni atomo di idrogeno è alla ricerca di un elettrone per acquisire la configurazione elettronica del suo gas nobile di riferimento: l’elio.
Ogni atomo di ossigeno è alla ricerca di due elettroni per acquisire la configurazione elettronica del suo gas nobile di riferimento: l’argon.
Gli elettroni tuttavia tenderanno a ruotare maggiormente in prossimità dell’atomo che una forza di attrazione maggiore.
La forza di attrazione dell’atomo verso gli elettroni è l’elettronegatività, l’idrogeno ha 2,2 e l’ossigeno ha 3,44 di elettronegatività: gli elettroni tendono a stare più vicini all’ossigeno.
I pallini neri sono gli elettroni condivisi.
I due idrogeni e l’ossigeno hanno il loro livello elettronico completo, hanno raggiunto la pace dei sensi, in quanto sono elettronicamente come il loro gas di riferimento.
Tuttavia l’ossigeno ha nel suo livello più esterno 4 elettroni liberi, 4 elettroni non coinvolti in nessun legame.
Spieghiamo perchè sono 4:
L’ossigeno ha n° atomico 8, quindi ha 8 elettroni. I primi due elettroni sono sistemati nell’orbitale sferico del primo livello, gli altri 6 sono alloggiati nel secondo livello. Di questi 6, due sono legati covalentemente con due atomi di idrogeni, quindi avanzano 4 elettroni liberi.
Gli elettroni liberi hanno notoriamente carica negativa e tendono a respingere il più possibile gli elettroni appena arrivati dell’idrogeno, il risultato di questa repulsione è la formazione di una molecola d’acqua piegata a 104,5°.
L’acqua è una molecola disposta su un piano, planare, piegata.
La polarità dell’acqua
Ne consegue che sull’atomo di ossigeno si forma un polo negativo, mentre sugli idrogeni due poli positivi. Questi poli rendono l’acqua una molecola polare. La polarità rende possibile i legami d’idrogeno.
Legami di idrogeno dell’acqua
Tra il polo positivo di una molecola d’acqua e il polo negativo di un’altra molecola d’acqua si forma un legame debole, questo si chiama legame d’idrogeno.
Il legame d’idrogeno dell’acqua si rompe e si riforma continuamente tra le molecole.
La polarità e i legami di idrogeno dell’acqua sono la ragione delle sue particolari proprietà .
Punto di fusione e di ebollizione di molecole con uno o più idrogeni:
| ebollizione | fusione | |||
| acqua | H2O | +100 | 0 | |
| ac.fluoridrico | HF | +19,5 | -83,55 | |
| ammoniaca | NH3 | -33,3 | -77,7 | |
| ac.solfidrico | H2S | -60 | -82 | |
| ac.cloridrico | HCl | -85 | -114 | |
| metano | CH3 | -161 | -182 |
L’acqua ha il punto di ebollizione e fusione più alti, cioè ci vuole più calore. Ciò si deve ai legami di idrogeno che tengono unite le molecole, ostacolando di fatto l’ evaporazione.