Como a polaridade faz a água comportar-se estranhamente - Christina Kleinberg

Veja aula completa: http://ed.ted.com/lessons/how-polarity-makes-water-behave-strangely-christina-kleinberg

A água é tanto essencial quanto única. Muitas de suas qualidades específicas derivam do fato de que ela é constituída de dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio,
criando assim uma partilha desigual de elétrons. De peixes em lagos congelados a gelo flutuando na água, Christina Kleinberg descreve os efeitos da polaridade.

Aula de Christina Kleinberg, animação de Alan Foreman.

Como é que alguns insetos são capazes de caminhar

na superfície de um lago,

mas você afunda rapidamente

quando tenta andar na água?

E por que lagos congelam de cima para baixo no inverno?

Em resumo, a resposta para essas questões é polaridade.

A água é uma molécula simples

feita de um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio,

mas é essencial à vida.

Na verdade, a água compõe aproximadamente 60%

do peso de um corpo humano adulto.

A polaridade dentro dessas moléculas de água

dá a essa substância comum as propriedades

que a tornam única e capaz de alimentar a vida.

A polaridade se refere à distribuição desigual

de elétrons dentro de uma molécula.

Para a água, a ligação entre o átomo de oxigênio

e os dois átomos de hidrogênio dentro de uma única molécula de água

é como um cabo de guerra entre um jogador de futebol grande e forte

e uma criancinha bonita.

O oxigênio é um átomo maior,

com mais prótons em seu núcleo que o hidrogênio.

Essas cargas positivas são como a força física de uma pessoa.

Elas são capazes de atrair

os elétrons carregados negativamente na ligação,

exatamente como um indivíduo forte é capaz de vencer

um indivíduo fraco em um cabo de guerra.

Assim, o oxigênio é capaz de atrair

mais que sua parte equitativa de elétrons.

O hidrogênio, por ser menor e ter menos força,

ou menos prótons,

perde o cabo de guerra

e atrai menos do que sua parte equitativa de elétrons.

Portanto, o oxigênio, na água, comporta-se como se fosse negativo

e o hidrogênio comporta-se como se fosse positivo.

As ligações dentro de uma única molécula de água

são chamadas de ligações polares covalentes.

Covalente significa que os elétrons são compartilhados.

Mas, como vimos,

polar significa que esses elétrons não são distribuídos equitativamente.

Na água, o oxigênio age como negativo

e os hidrogênios agem como positivo.

Como negativo e positivo se atraem,

esse oxigênio é atraído para os átomos de hidrogênio

nas moléculas de água vizinhas.

Um tipo especial de ligação se forma entre as moléculas de água,

conhecida como ligação de hidrogênio.

As ligações de hidrogênio não ocorrem apenas na água.

Elas podem se formar entre uma molécula de água

e diferentes substâncias que são polares ou iônicas.

A capacidade da água de ligar-se a si mesma é chamada de coesão,

enquanto a capacidade da água de aderir a outras substâncias

é chamada de adesão.

Agora, pense nas perguntas feitas no início.

Primeiro, por que alguns insetos são capazes de caminhar na água?

A tensão de superfície, devido à ligação de hidrogênio,

cria uma fina película na superfície da água

que proporciona resistência suficiente

para que insetos muito leves caminhem sobre ela.

Você não consegue caminhar sobre ela

porque as ligações de hidrogênio não são fortes o bastante

para sustentá-lo.

Por que o gelo flutua sobre a água líquida?

Para a maioria das outras substâncias,

o estado sólido é mais denso que o estado líquido,

mas esse não é o caso da água!

As ligações de hidrogênio mantêm as moléculas de água

mais distantes na água congelada que na água líquida.

Quanto mais distantes estão as moléculas,

menos denso é esse sólido.

O gelo é aproximadamente 9% menos denso que a água,

o que significa que ele flutua no topo.

É por isso que lagos congelam de cima para baixo

e a vida aquática é capaz de sobreviver

durante o frio do inverno de cada ano.

A polaridade da molécula de água

e a ligação de hidrogênio resultante

são responsáveis pelas propriedades únicas da água.

Então, a razão por que a água é tão especial,

seja dentro de suas células

ou nos oceanos do mundo,

é simplesmente porque ela é uma molécula polar.