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Las propiedades del agua radican en la simplicidad de su estructura molecular formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno a través de dos enlaces O—H .

Los enlaces O—H se forman por solapamiento de un orbital sp3 oxígeno (el oxígeno presenta cuatro orbitales hibridos sp3, dispuestos según los vértices de un tetraedro)y un orbital 1s del hidrógeno. Los átomos de hidrógeno de la molécula de agua se localizan en dos vértices del tetraedro, mientras que los dos pares de electrones del oxígeno que no participan en el enlace se localizan en los otros dos vértices.

La carga neta de la molécula de agua es cero, no obstante una cierta polaridad debido a la diferencia de electronegatividades entre el oxígeno (3,5) y el hidrógeno (2,1). Esta diferencia de polaridad entre los átomos de oxígeno y hidrógeno conlleva a la deformación de la nube electrónica del enlace, favoreciendo que los electrones se encuentren más cerca del oxígeno que del hidrógeno, de esta forma el oxígeno tiene una cierta densidad de carga negativa y el hidrógeno una cierta densidad de carga positiva, formando un dipolo permanente.

Además esta polaridad del enlace entre el oxígeno y el hidrógeno permite que se formen enlaces por puentes de hidrógeno entre las moléculas de agua. El hidrógeno al tener densidad de carga positiva es atraído por el oxígeno de otra molécula de agua que presenta densidad de carga negativa . Este enlace tiene una fuerza de unión que es de un 5% de la presentada por un enlace covalente.

Estos puentes de hidrógeno entre las diferentes moléculas de agua son los que permiten que el agua sea líquida en un intervalo de temperatura muy amplio (0° a 100°C). Cada molécula de agua puede unirse por puentes de hidrógeno a otras 4 moléculas en disposición tetraédrica.

El agua en estado líquido forma una media de 3,4 uniones por puente de hidrógeno. De esta manera el agua en estado líquido forma una extensa red mantenida por enlaces por puente de hidrógeno. Es decir se puede concebir como una red compuesta por el agrupamiento oscilante de moléculas de agua unidas por puentes de hidrógeno que continuamente se están reorganizando.
El agua cuando está en estado sólido es debido a que se han establecido los cuatro enlaces por puente de hidrógeno en todas las moléculas de agua, adquiriendo una conformación de red cristalina fija que no se encuentra en continuo movimiento .

Agua

Hielo