A água tem efeitos importantes em todos os sistemas biológicos. O que torna a água tão única são duas propriedades muito importantes.
A água é uma molécula polar
Uma molécula de água é formada quando dois átomos de ligação de hidrogénio se ligam covalentemente com um átomo de oxigénio. Numa ligação covalente, os electrões são partilhados entre os átomos. Na água, a partilha não é igual. O átomo de oxigênio atrai os elétrons mais fortemente do que o hidrogênio, o que dá à água uma distribuição assimétrica da carga. As moléculas que têm extremidades com cargas parcialmente negativas e positivas são conhecidas como moléculas polares. É esta propriedade polar que permite à água separar moléculas de soluto polar e explica porque a água pode dissolver tantas substâncias.
A água é altamente coesiva.
As regiões positivas em uma água atrairão as regiões carregadas negativamente em outras águas. Os traços mostram a ligação de hidrogênio. Em uma ligação de hidrogênio um átomo de hidrogênio é compartilhado por dois outros átomos. O doador é o átomo ao qual o hidrogênio está mais fortemente ligado. O aceitador (com uma carga parcialmente negativa) é o átomo que atrai o átomo de hidrogênio. Clique aqui ou na imagem à sua esquerda para ver um filme de duas moléculas de água.
As ligações de hidrogênio são muito mais fracas do que as ligações covalentes. Entretanto, quando um grande número de ligações de hidrogênio age em uníssono, elas terão um forte efeito contribuinte. Este é o caso da água.
Veja: ligações de hidrogênio em água e gelo — Ligações de hidrogênio em água e gelo usando Jsmol
A água líquida tem uma estrutura parcialmente ordenada na qual as ligações de hidrogênio estão constantemente se formando e se rompendo.
Veja um filme em flash de moléculas de água em acção.
Por outro lado, o gelo tem uma estrutura de malha rígida.
Em água líquida cada molécula está ligada a hidrogénio a aproximadamente 3,4 outras moléculas de água. No gelo cada molécula é ligada a hidrogênio a 4 outras moléculas.
Comparar as duas estruturas abaixo. Observe os espaços vazios dentro da estrutura de gelo.
No gelo Ih, cada água forma quatro ligações de hidrogénio com O—O distâncias de 2,76 Angstroms para o vizinho de oxigénio mais próximo. Os ângulos de O-O-O são de 109 graus, típicos de uma estrutura de malha coordenada tetraédrica. A densidade de gelo Ih é de 0,931 gm/cúbico cm. Isto se compara com uma densidade de 1,00 gm/cúbica cm. para a água.
Existem onze formas diferentes de gelo cristalino que são conhecidas. A forma de hexaganol conhecida como gelo Ih é a única que é encontrada naturalmente. A estrutura da malha de gelo 1h é mostrada aqui.
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