A água líquida é essencial para a vida como a conhecemos, mas com base em sua massa molecular, a água deveria ser um gás nas condições padrão. Por que a água é um líquido em vez de um gás nas condições padrão?

Passo 1

Beleza, o enunciado pergunta por que a água (H₂O), sendo bem leve (massa molecular ~18 g/mol), deveria ser um gás em condições padrão (25 °C e 1 atm) se a gente só se baseasse na massa, mas na real ela é líquida. O conteúdo aqui é Interações Intermoleculares (forças de atração entre moléculas) e vamos precisar entender por que as previsões “só pela massa” falham, introduzindo as chamadas ligações de hidrogênio e comparando com forças mais fracas (tipo dispersão de London).

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que, em geral, moléculas pequenas e leves (como N₂, O₂, CH₄) são gases à temperatura ambiente porque as forças que seguram umas nas outras são bem fracas. A regra bruta é: quanto maior a massa ou o tamanho da molécula, mais forte ficam as forças de dispersão de London, e mais alta a temperatura de ebulição.

Passo 3

No caso da água, apesar de ser pequena (18 g/mol), ela não é “só uma molécula lisinha”. Cada molécula de H₂O tem uma diferença grande de eletronegatividade entre o oxigênio e os hidrogênios, formando um dipolo bem forte. Isso já dá forças dipolo-dipolo mais fortes que as simples dispersões de London.

Passo 4

Agora entra a estrela do show: a ligação de hidrogênio. Quando você tem H ligado diretamente a O (ou N, F), o H fica com uma carga parcial positiva bem alta (δ⁺) e o O com uma negativa (δ⁻). Aí um H de uma molécula “gruda” fortemente no par de elétrons não-ligantes de O de outra molécula. Isso é muito mais forte que dispersão, quase 10× mais forte.

Passo 5

Por causa dessas ligações de hidrogênio, a água precisa de muito mais energia (calor) para separar as moléculas e passar para o estado gasoso. A temperatura de ebulição da água fica em 100 °C e a de fusão em 0 °C, então em 25 °C ela está bem no meio, ou seja, líquida.

Passo 6

Resumindo a teoria:
  • Forças de dispersão de London (todo mundo tem, fracas).
  • Dipolo-dipolo (moléculas polares, moderado).
  • Ligação de hidrogênio (só em moléculas com H–O, H–N ou H–F, bem forte).
A água tem as três, mas a H–ligação é a que manda no conjunto, empurrando o ponto de ebulição lá pra cima.

Resposta

A água é líquida em condições padrão porque as fortes ligações de hidrogênio entre moléculas elevam seu ponto de ebulição (100 °C) e de fusão (0 °C) para muito acima das temperaturas típicas ao nível do mar, fazendo com que em 25 °C ela permaneça no estado líquido.

Exercícios relacionados