Por que a água é líquida, se é formada por dois gases?

A molécula de água é composta de um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio, formando um ‘V’ em um ângulo de 104,45º, com o oxigênio no vértice. Apesar de a molécula ser eletricamente neutra, suas cargas se distribuem de maneira desigual, com carga parcial negativa junto ao oxigênio e carga parcial positiva junto às pontas do ‘V’, onde estão os hidrogênios.

O oxigênio de uma molécula atrai hidrogênios de outras moléculas de água – pois o negativo atrai o positivo –, estabelecendo uma ligação extremamente importante entre moléculas de água, chamada ponte de hidrogênio. Essa interação, criada pelas pontes de hidrogênio, é a responsável pela grande maioria das propriedades da água e, em particular, pelo fato de a água ser líquida à temperatura ambiente, enquanto, em geral, outras moléculas de tamanho semelhante são gases.

Para que a molécula de água possa se comportar como uma molécula de gás (vapor), ela deve quebrar essas pontes de hidrogênio que a unem a moléculas vizinhas e isso custa muita energia. Apesar de ser bem mais fraca que as ligações iônicas (transferência completa de elétrons) e covalentes (compartilhamento de um par de elétrons), essa ligação é mais forte que a maioria das outras ligações entre moléculas.

As moléculas de oxigênio (O2) e de hidrogênio (H2), por exemplo, são apolares, ou seja, não apresentam desigualdade na distribuição de cargas em seu interior. A interação entre essas moléculas é, portanto, muito mais fraca que a causada pelas pontes de hidrogênio nas moléculas de água.

À temperatura e pressão ambientes, já existe energia suficiente na agitação molecular para que as interações entre moléculas de O2 ou H2 sejam quebradas e o oxigênio e o hidrogênio se comportem como gases. Nessas condições de pressão (1 atm), o oxigênio só se tornará líquido à temperatura de -183ºC e o hidrogênio à temperatura de - 252,8ºC.

Evaldo Curado
Departamento de Física Teórica - Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (RJ)