ÁGUA: O QUE HÁ ALÉM DE H20
Por padrão, temos que a água pura é um líquido polar com uma carga elétrica natural – insípida, inodora e incolor, em sua fase líquida – e de características físicas de propriedades, composta por diversas “anomalias” (ponto de fusão, densidade, capacidade de calor e outras dezenas de propriedades que a difere da maioria dos líquidos). Ao nível do mar – pressão atmosférica de 1 atm – e em temperatura entre 0 a 100 °C, a água manifesta-se em seu estado líquido.
A água pode apresentar-se como dois líquidos diferentes, quando a sua cristalização (formação de gelo) é lenta, em baixas temperaturas, e o conhecimento deste fator é importante para compreendermos sua influência em fatores como a conservação de alimentos ou a sobrevivência de alguns seres em situações onde outras espécies pereceriam.
A dilatação da água (sua expansão molecular, atingindo maior volume) é uma das propriedades anômalas mais interessantes, quando comparado a outras matérias. Sua densidade máxima ocorre por volta dos 4 ºC onde expande-se, tanto com o aumento quanto à diminuição da temperatura. As ligações de Hidrogênio são as responsáveis por esta característica. Quando as moléculas estão mais próximas e atingem o máximo de ligações (seis) em cada molécula (H2O), temos sua maior densidade. A água possui, ainda, uma alta tensão superficial, o que, dentre os líquidos comuns, é menor somente que a tensão superficial do mercúrio.
A coloração da água, em seu estado líquido ou na forma de gelo é algo bastante curioso. Temos por padrão ser incolor (transparente) e isto é percebido quando em pequenas quantidades (volume). No entanto, quando em grandes volumes, tanto em estado líquido quanto sólido, torna-se evidente sua coloração intrínsica azulada. Já em seu estado gasoso (vapor), a água é transparente.
Outro fator que se destaca e apresenta uma importância relevante à sobrevivência de muitas espécies, é seu alto calor latente de vaporização. Calor Latente de Vaporização diz respeito a quantidade de calor necessária para que a água entre em ebulição (fervura). Este fator é o que evita o superaquecimento celular e isto é possível graças às ligações (pontes) de hidrogênio.
Conforme a água (sob baixa temperatura, próximo de 0 ºC) é aquecida, cresce a velocidade de dispersão do som, seu volume diminui, seu índice de refração (propagação da luz) aumenta, a solubilidade de gases se torna maior e a condutividade térmica cresce (isto até os 4 ºC). No entanto, se água é novamente e/ou continuadamente aquecida, ocorre totalmente o oposto.
A eletronegatividade do oxigênio é maior que a do hidrogênio. Levando-se em consideração que sua molécula (dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio) não é linear e sim polar ou dipolo, onde o oxigênio exibe uma região negativa e os hidrogênios, positiva, a água atua com um certo magnetismo atômico e isto possibilita a solubilidade de sais, ácidos e bases. Por este motivo é considerada um ótimo solvente, onde as ligações de hidrogênio contribuem para solubilidade de outros compostos que possuem hidrogênio ou oxigênio em sua composição. Este também é o fator que possibilita que proteínas e outras partículas possam ser mantidas em suspensão na água, formando um coloide. E também é um bom solvente para alguns gases e substâncias orgânicas, mas não possibilita a dissolução de óleos (molécula apolar). A água possui uma pequena condutividade elétrica e, em uma reação química, as moléculas de água podem doar um próton (H+), formando uma hidroxila – OH- – ou receber um próton, formando hidroxônio – H3O+. Em pequena dimensão, ocorre a autoionização, onde as moléculas de água doam e recebem prótons entre si, o que permite que a água atue como ácido ou base em uma dada reação.
A formação do gelo, constituída por uma rede de moléculas, orientadas conforme as pontes de hidrogênio, é outro fator interessante, onde podem ocorrer diversos tipos destes “arranjos” moleculares (estrutura cristalina ou cristais), dependendo das condições de temperatura e pressão. Em condições “normais”, comumente encontradas na Terra, os cristais de gelo são formados em estruturas hexagonais. A flutuabilidade do gelo, na própria água (líquida), ocorre devido sua menor densidade.
A água pode apresentar isótopos de hidrogênio e oxigênio em sua composição. Isótopos são variantes do mesmo elemento químico; por exemplo: do hidrogênio (H), temos Protium (1H, onde, no núcleo, há apenas um próton, sem nêutron), Deuterium (2H, contendo um próton e um nêutron) e Tritium (3H, com um próton e dois nêutron). O Deuterium pode ser encontrado naturalmente na água do mar e, por possuir maior massa molecular, recebe a denominação de água pesada (formada por dois átomos de deutério, estáveis e não radioativos, e um de oxigênio). No entanto, existe aproximadamente um átomo de deutério para cerca de 6,4 mil átomos de hidrogênio, na água do mar. O deuterium resulta na maior densidade da água o que ocasiona, também, algumas pequenas diferenças a nível molecular, importante para a compreensão de diversas reações.
A água é utilizada como padrão para a definição de diversas grandezas físicas: Um quilograma (kg) corresponde ao volume equivalente a um litro de água pura, a 4 °C. A escala Celsius de temperatura é definida de acordo ao ponto de fusão e ebulição a 1 atm, onde 0 °C representa o ponto de fusão do gelo e 100 °C a ebulição da água. A caloria, por sua vez, é definida como a quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura de um grama de água pura em 1 ºC (de 14,5 para 15,5 °C à pressão atmosférica padrão – 1atm).
