Como a polaridade faz com que a água aja de modo estranho — Christina Kleinberg

Vejam a lição completa em: http://ed.ted.com/lessons/how-polarity-makes-water-behave-strangely-christina-kleinberg

A água é essencial e é única. Muitas das suas qualidades especiais derivam do facto de consistir em dois átomos de hidrogénio e um de oxigénio, criando assim uma partilha desigual de eletrões. Dos peixes nos lagos gelados ao gelo que flutua sobre a água, Christina Kleinberg descreve os efeitos da polaridade.

Lição de Christina Kleinberg, animação de Alan Foreman.

Como é possível que alguns insetos
consigam andar na superfície de uma lagoa,

quando nós nos afundamos rapidamente
se tentamos andar sobre a água?

Porque é que os lagos congelam
de cima para baixo no inverno?

Numa palavra, a resposta
a estas perguntas é a polaridade.

A água é uma molécula simples

feita de um átomo de oxigénio
e dois átomos de hidrogénio,

mas é essencial à vida.

Com efeito, a água constitui cerca de 60%

do peso do corpo de um ser humano adulto.

A polaridade nas moléculas da água

dá a esta substância vulgar

as propriedades que a tornam única
e sustentam a vida.

A polaridade refere-se
a uma partilha desigual

de eletrões no interior duma molécula.

Para a água, a ligação
entre o átomo de oxigénio

e os dois átomos de hidrogénio
numa simples molécula de água

é como um braço-de-ferro
entre um futebolista grande e forte

e uma criancinha.

O oxigénio é um átomo maior,

com mais protões no seu núcleo
do que o hidrogénio.

Estas cargas positivas
são como a força física duma pessoa.

Conseguem atrair os eletrões
de carga negativa na ligação,

tal como um indivíduo forte
consegue dominar

um indivíduo mais fraco,
num braço-de-ferro.

Assim, o oxigénio consegue atrair mais

do que a sua carga justa de eletrões.

Como o hidrogénio é mais pequeno
e tem menos força, ou seja, menos protões,

perde o braço-de-ferro

e atrai menos do que
a sua carga justa de eletrões.

Assim, o oxigénio da água
porta-se como sendo negativo

e os hidrogénios portam-se
como se fossem positivos.

As ligações numa simples molécula de água

chamam-se ligações covalentes polares.

"Covalente" significa
que os eletrões são partilhados.

Mas, como já aprendemos,

"polar" significa que esses eletrões
não são partilhados de igual modo.

Na água, o oxigénio age como negativo

e os hidrogénios agem como positivos.

Como o negativo e o positivo se atraem,

o oxigénio é atraído
para os átomos do hidrogénio

nas moléculas de água vizinhas.

Forma-se um tipo especial de ligação
entre as moléculas de água,

conhecida por ligação de hidrogénio.

As ligações de hidrogénio
também não ocorrem só na água.

Podem formar-se entre uma molécula de água

e diferentes substâncias
que são polares ou iónicas.

A capacidade da água de aderir
a si mesma chama-se coesão,

enquanto a capacidade da água
de aderir a outras substâncias

chama-se adesão.

Pensem de novo nas perguntas iniciais.

Primeiro, porque é que alguns insetos
conseguem andar na água?

A tensão superficial devida
à ligação do hidrogénio

cria uma delgada película
na superfície da água

que lhe dá resistência suficiente

para os insetos muito leves
andarem sobre ela.

Nós não conseguimos porque as ligações
de hidrogénio não são tão fortes

que aguentem o nosso peso.

Porque é que o gelo flutua
na água líquida?

Para a maioria das outras substâncias

o estado sólido é mais denso
do que o estado líquido,

mas isso não acontece com a água!

As ligações de hidrogénio
mantêm as moléculas de água

mais separadas na água gelada
do que na água líquida.

Quanto mais afastadas estão as moléculas,

menos denso é esse sólido.

Assim, o gelo é cerca
de 9% menos denso que a água,

o que significa que flutua por cima dela.

É por isso que os lagos gelam
de cima para baixo

e a vida aquática consegue sobreviver

durante um inverno frio,
todos os anos.

É a polaridade da molécula da água

e a resultante ligação de hidrogénio

que são responsáveis
pelas propriedades únicas da água.

Assim, a razão
por que a água é tão especial

desde a que há nas nossas células

até aos oceanos mundiais

é simplesmente porque é
uma molécula polar.