Ligação de hidrogênio na água

RKA11E - Não é segredo para ninguém que a água é essencial à vida. A água está presente praticamente em todos os processos biológicos importantes que ocorrem no seu corpo. Ela está presente nas reações bioquímicas importantes que permitem que o seu corpo funcione. Inclusive, nós mesmos somos feitos de 60 a 70% de água, você pode pensar em mim aqui como uma bolsa de água falante fazendo este vídeo para vocês. Não são só os humanos que dependem da água, a vida como um todo depende dela e é por isso que quando vamos buscar outros planetas, a primeira coisa que procuramos é por sinal de água naquele planeta. E para entender o porquê da água ser tão importante, tão especial vamos dar uma olhada na estrutura da água e como ela interage consigo mesmo. E a água, como você bem sabe, ela é composta por um átomo de oxigênio ligado a dois átomos de hidrogênio. E é por isso que nós temos aquela formulinha famosa - H₂O. E o oxigênio está ligado a esses hidrogênios por ligações covalentes, as ligações covalentes são aquelas em que os dois átomos compartilham par de elétrons. Você pode estar se perguntando: "porque ela desenhou esse oxigênio aqui em cima e os dois hidrogênios aqui, nesse formato?" Isto acontece porque na molécula de água, o oxigênio tem dois pares de elétrons livres sobrando aqui, e os elétrons são cargas negativas. Você sabe, cargas de mesmo sinal se repelem, então o que acontece aqui é que esses elétrons estão todos se repelindo uns aos outros, estão tentando ficar mais longe possível uns dos outros. Aqui nós estamos fazendo uma representação bidimensional, mas na realidade, o formato da molécula de água escreveria um tetraedro, que é a forma em que os elétrons vão ficar o mais distante possível uns dos outros. Vou tentar desenhar aqui para vocês como ficaria isso. Então nós temos um átomo de oxigênio, a ligação covalente com um átomo de oxigênio de cá, então aqui nós temos. Vamos colocar aqui em verde. Nós temos aqui elétrons ocupando esta região da molécula. Nós teríamos também uma outra ligação covalente que ficaria na parte de trás aqui. Então deixa eu apagar essa parte. E claro, nós temos os dois elétrons livres. Então, aqui nós temos um par de elétrons livres, e o outro ficaria lá atrás. Lá atrás da molécula. Bem, eu tentei desenhar aqui mais ou menos como ficaria, talvez uma coisa mais ou menos assim. Formato em que a distância entre os elétrons, ela vai ser a mesma, então a distância, essa distância e essa distância seriam a mesma. Também a mesma que essa, e essas duas também seriam a mesma do que essa, do que essa, então todos esses elétrons ficariam mais distantes possível um dos outros. O ponto chave aqui é perceber que o hidrogênio ficariam nas extremidades aqui, como eu desenhei nesta representação bidimensional. Mas é importante lembrar que isto são representações que nós fazemos, são modelos, então deixam de fora uma parte da realidade, do que acontece na molécula. Os elétrons, por exemplo, não ficam aqui exatamente, isso aqui não é uma posição fixa. Esta ligação aqui de oxigênio e o hidrogênio, essa ligação covalente, também não fica aqui fixos, os elétrons estão caminhando pela molécula. O que acontece é que a probabilidade de você encontrar este par de elétrons aqui é muito maior. Mas na realidade, eles estão muito mais circulando toda a molécula, como se fossem em uma nuvem, nós chamamos de nuvem eletrônica. Existe toda esta região de probabilidades que você pode encontrar esses elétrons, mas eles estão muito mais propensos a estarem aqui, porque, como eu disse, eles tendem a ficar afastados uns dos outros. Uma coisa interessante sobre a água é que o oxigênio é extremamente eletronegativo, é muito eletronegativo. E isso quer dizer que ele tem uma afinidade muito grande por elétrons. Então o oxigênio é super eletronegativo, é uma das substâncias mais eletronegativas que nós conhecemos. Quando dizemos que o oxigênio é muito eletronegativo, estamos dizendo que ele gosta muito de segurar elétrons, ele gosta de puxar elétrons para ele. E o oxigênio é muito muito mais eletronegativo do que o hidrogênio, e por isso a probabilidade desses elétrons livres estarem aqui perto do oxigênio, é muito maior. Então, mesmo nessas ligações aqui covalentes entre o hidrogênio e o oxigênio, os elétrons são muito mais propensos a ficarem do lado do oxigênio porque ele é bem mais eletronegativo, ele gosta muito mais elétrons. Então a probabilidade dos elétrons estarem aqui é maior, eles estão aqui na maior parte do tempo. E por causa disso, por causa desta afinidade do oxigênio por elétrons, surge uma carga parcial negativa aqui na extremidade do oxigênio. Esta aqui é a letra grega delta, que representa esta carga parcial negativa, e deste lado de cá, nós vamos ter a carga parcial positiva, porque os elétrons eles passam menos tempo deste lado, eles ficam mais aqui o eletronegativo. Ok, então a molécula de água tem essa carga parcial negativa próxima do oxigênio, e a carga parcial positiva perto do hidrogênio, mas como acontece então a interação entre moléculas de água? Bem, eu vou desenhar aqui uma outra molécula de água, o oxigênio ligado a dois hidrogênios. Nós temos aqui também então, essa carga negativa aqui, e a carga positiva aqui próxima dos hidrogênios. Como vocês bem sabem, cargas opostas se atraem. Então, veja, esta porção positiva da molécula de cima ela vai se atrair pela porção negativa da outra molécula. O que vai acontecer aqui é que vai haver então, uma ligação entre essas duas moléculas, uma atração entre elas. E esta atração mútua aqui, nós chamamos de ligação de hidrogênio. Esta ligação de hidrogênio ela confere várias propriedades especiais a água, que nós vamos abordar em outros vídeos. As ligações de hidrogênio elas são mais fracas do que as ligações covalentes, mas elas são fortes o bastante para manter a coesão entre as moléculas, permitir esta natureza fluida da água, quando pensamos nas condições normais de temperatura e pressão. Então por um lado, elas mantêm a coesão entre as moléculas, mas elas também podem se desfazer, mantendo esta fluidez da água líquida. Nos próximos vídeos, vamos ver a ligação de hidrogênio como ponto chave que confere à água várias propriedades, por exemplo, da capacidade de fluidez da água, também a propriedade de manter calor, em regular a temperatura. Também explica porquê de os lagos não congelar em completamente em regiões muito frias, somente a superfície deles congela, enfim, diversas propriedades interessantes vamos ver em outros vídeos. Talvez uma das mais importantes para o funcionamento da vida é a capacidade solvente da água, a capacidade que ela tem de fazer com que outras moléculas polares se dissolvam nela, e tudo isto será abordado em outros vídeos. Então é isso pessoal, espero que vocês tenham gostado e até o próximo vídeo!