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Estructura del agua: geometría, polaridad y puentes de H

Contenido del mapa
  • Estructura del agua — Molécula H2O angular y polar que forma puentes de hidrógeno.
    • Estructura de Lewis — 8 electrones de valencia alrededor del oxígeno.
      • Dos enlaces O-H — Enlaces covalentes simples con longitud de 0.96 Å.
      • Dos pares libres — Dos pares no compartidos sobre el oxígeno.
    • Geometría angular — Forma en V por repulsión de pares electrónicos.
      • Hibridación sp3 — 4 pares electrónicos con disposición tetraédrica.
      • Ángulo 104.5° — Menor a 109.5° porque los pares libres repelen más.
      • Forma en V — Solo 2 pares son enlazantes, la molécula se dobla.
    • Polaridad molecular — Distribución asimétrica de la carga eléctrica.
      • Enlace O-H polar — Diferencia de electronegatividad de 1.24, O delta- y H delta+.
      • Dipolo neto 1.85 D — Los dipolos no se cancelan por la geometría angular.
    • Puentes de hidrógeno — Interacción intermolecular O-H···O entre moléculas.
      • Hasta 4 puentes — 2 como donadora por sus H y 2 como aceptora por sus pares libres.
      • Energía 20 kJ/mol — Más débil que un covalente pero más fuerte que van der Waals.
    • Propiedades resultantes — Comportamiento anómalo explicado por la estructura.
      • Ebullición a 100°C — Se necesita mucha energía para romper la red de puentes.
      • Hielo menos denso — En sólido forma red hexagonal abierta y rígida.
      • Gran disolvente — Su polaridad rodea y separa iones y moléculas polares.
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El agua (H₂O) es una molécula covalente angular y polar. El oxígeno forma dos enlaces simples O–H y conserva dos pares libres, con hibridación sp³. Por la repulsión de esos pares, el ángulo H–O–H es de 104,5°, menor que 109,5°. Su dipolo neto es de 1,85 D y cada molécula forma hasta 4 puentes de hidrógeno, lo que explica sus propiedades especiales.

Lo esencial de Estructura del agua

  • Lewis: dos enlaces covalentes O–H de 0,96 Å y dos pares libres en el oxígeno.
  • Hibridación sp³ con 4 pares electrónicos y geometría molecular en V.
  • Ángulo de 104,5°, menor que 109,5° porque los pares libres repelen más.
  • Diferencia de electronegatividad O–H de 1,24 y dipolo neto de 1,85 D.
  • Hasta 4 puentes de hidrógeno de unos 20 kJ/mol: 2 como donadora y 2 como aceptora.
  • Hierve a 100 °C, el hielo es menos denso y es un gran disolvente de sustancias polares.

Preguntas frecuentes

¿Por qué el ángulo del agua es 104,5° y no 109,5°?
Porque los dos pares libres del oxígeno repelen más que los pares enlazantes y cierran el ángulo H–O–H.
¿Por qué el agua es polar?
El enlace O–H es polar y, por la geometría angular, los dipolos no se cancelan, dejando un dipolo neto de 1,85 D.
¿Por qué el hielo flota en el agua?
Porque en estado sólido el agua forma una red hexagonal abierta y rígida de puentes de hidrógeno, menos densa que el líquido.

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