Imagenes de moleculas de agua

Imagen de una molécula de agua con las cargas de cada átomo

Las interacciones dinámicas de las moléculas de agua. Las moléculas individuales de H2O tienen forma de V y están formadas por dos átomos de hidrógeno (representados en blanco) unidos a los lados de un único átomo de oxígeno (representado en rojo). Las moléculas de H2O vecinas interactúan transitoriamente mediante enlaces de hidrógeno (representados como óvalos azules y blancos).

Los enlaces fuertes -llamados enlaces covalentes- mantienen unidos los átomos de hidrógeno (blanco) y de oxígeno (rojo) de las moléculas individuales de H2O. Los enlaces covalentes se producen cuando dos átomos -en este caso el oxígeno y el hidrógeno- comparten electrones entre sí. Como el oxígeno y el hidrógeno atraen los electrones compartidos de forma desigual, cada extremo de la molécula de H2O en forma de V adopta una carga ligeramente diferente. La zona que rodea al oxígeno es algo negativa en comparación con el extremo opuesto de la molécula, que contiene hidrógeno, que es ligeramente positivo.

Los opuestos se atraen, por lo que esta diferencia de carga asimétrica permite que se formen enlaces entre los átomos de hidrógeno y oxígeno de las moléculas de H2O adyacentes. Cada H2O puede unirse a un máximo de cuatro vecinos a través de estos llamados enlaces de hidrógeno. Aunque duran poco y son mucho más débiles que los covalentes, los enlaces de hidrógeno contribuyen significativamente a la química del agua porque son extremadamente abundantes en el H2O.

El agua es pegajosa porque

Aquí se muestran cinco moléculas de agua y los enlaces de hidrógeno entre ellas. El símbolo 8+ significa que hay una ligera carga positiva en esa parte de la molécula (donde se encuentran los átomos de hidrógeno blancos) mientras que el símbolo 8- significa una ligera carga negativa (los átomos de oxígeno rojos más grandes). Estos enlaces confieren al agua sus propiedades especiales, que hacen posible la vida en la Tierra.

Los científicos acaban de ver por primera vez una de las interacciones físicas más importantes de nuestro mundo: el tipo especial de enlace llamado enlace de hidrógeno que mantiene unido nuestro ADN y da al agua sus propiedades únicas, incluida la tensión superficial.Cuando un pequeño átomo de hidrógeno está en una molécula con un átomo mucho más grande, como el nitrógeno o el oxígeno (por ejemplo, en el agua), ese átomo más grande, retira parte de la carga negativa del más pequeño, dando al más pequeño una carga ligeramente positiva en un borde. Esa carga ligeramente positiva es atraída eléctricamente por la carga ligeramente negativa del átomo grande de otra molécula.

En la imagen de la derecha puedes ver que los átomos grandes de color rojo (el oxígeno en este caso) ejercen una atracción sobre los átomos de hidrógeno de otras moléculas de agua a su alrededor. Ahora podemos ver una imagen real de un enlace de hidrógeno entre moléculas de 8-hidroxiquinoleína en las imágenes siguientes. La columna de la izquierda muestra las imágenes del microscopio, y a la derecha hay modelos de bolas y palos que muestran la disposición de los átomos. Las moléculas rojas son el oxígeno, las azules el nitrógeno y las blancas el hidrógeno.

Polaridad química

En la molécula, el átomo de oxígeno central (rojo) está representado como una esfera dibujada a la escala de su radio covalente que toca dos átomos de hidrógeno (verde) dibujados a la escala de sus radios covalentes. El halo azul representa la «superficie» de cada molécula y se crea a partir de los radios de Van der Waals de los átomos que la componen.

(arriba) imagen del agua nº 2: imagen que muestra una molécula de agua sobre un fondo negro (la superficie de van der Waals del oxígeno se destaca en rojo). Esta imagen tiene 500 x 500 píxeles; la imagen original tiene 2048 x 2048 píxeles.

En la molécula, el átomo de oxígeno central (rojo) está representado como una esfera dibujada a la escala de su radio covalente, justo en contacto con dos átomos de hidrógeno (verde) dibujados a la escala de sus radios covalentes. El halo azul representa la «superficie» de cada molécula y se crea a partir de los radios de Van der Waals de los átomos que la componen.

Estructura de las moléculas de agua

SinopsisImagen de las moléculas de agua sobre el metal19 de septiembre de 2019&bullet Physics 12, s108La microscopía de fuerza atómica revela la estructura de una sola capa de moléculas de agua adsorbida en una superficie de níquel, ampliando potencialmente nuestra comprensión de la catálisis.

Las interacciones a nanoescala entre las moléculas de agua y una superficie metálica determinan la afinidad del metal con los líquidos, sus propiedades electroquímicas y su utilidad como catalizador. Sin embargo, es difícil comprobar las predicciones de los modelos. La microscopía de barrido en túnel (STM) puede visualizar la capa de agua sin interrumpir los frágiles enlaces que conectan las moléculas, pero no siempre puede resolver las moléculas individuales. Por su parte, la microscopía de fuerza atómica (AFM) sin contacto se ha utilizado principalmente para visualizar moléculas orgánicas, por lo que su capacidad para obtener imágenes no destructivas de las redes de unión del agua es incierta. Combinando ambas técnicas, Akitoshi Shiotari, de la Universidad de Tokio, y sus colegas obtuvieron imágenes con resolución de una sola molécula de las redes de agua en una superficie de níquel. Los investigadores esperan que su trabajo dé lugar a muchos más estudios de imágenes de ultra alta resolución sobre la adsorción de agua en metales.

Por admin

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