ESTRUCTURA MOLECULAR DEL AGUA

La molécula de agua está constituida por dos átomos de hidrógeno unidos por sendos enlaces covalentes al átomo de oxígeno. Cada enlace covalente implica la compartición de dos electrones entre los átomos de hidrógeno, en que cada átomo aporta un electrón. Por lo tanto, los electrones puestos en juego en ambos enlaces covalentes son cuatro. Estos electrones enlazantes, se suelen representar por pares de puntos o trazos, de manera que la molécula de agua puede representarse por los símbolos de los elementos de hidrógeno y oxígeno unidos por trazos: H-O-H. Esta fórmula insinúa una estructura lineal.
Además existen en el átomo de oxígeno dos pares de electrones, que no participan en enlace, situados en un nivel de menor energía, o última capa. Al considerar todos los 8 electrones situados en la última capa del oxígeno, 2 pares enlazantes y 2 pares no enlazantes, la teoría de Repulsión de Pares Electrónicos del Nivel de Valencia, predice la forma de la molécula de agua. Esta teoría establece que los pares electrónicos del nivel de valencia, que corresponden a la última capa energética, se sitúan en el espacio de manera que entre ellos exista la mínima repulsión ocasionada por su carga negativa. Si los cuatro pares fuesen de igual naturaleza se podría predecir una estructura tetraédrica regular para el agua, porque la mejor manera de acomodar cuatro cargas negativas en el espacio, para que exista entre ellas la mínima interacción, es situándolas en los vértices de un tetraedro, cuyos lados subtienden un ángulo de 109,5°. Puesto que sólo dos pares de electrones son enlazantes, éstos están compartidos entre los núcleos de O e H y por lo tanto estos electrones están mas cerca a ambos núcleos. Los dos pares no enlazantes están sólo localizados sobre el átomo de O por lo que tienden a ocupar mayor espacio alrededor de este átomo y en consecuencia a restarle espacio a los pares enlazantes. Por lo tanto, el ángulo que subtiende las dos uniones oxígeno-hidrógeno es 104,5°, menor que el ángulo tetraédrico.

Si sólo se considera los núcleos de los átomos de la molécula de agua, esta especie debería tener una estructura plana, puesto que tres puntos, que no están en línea, definen un plano. Si ahora se considera a los electrones enlazantes y no enlazantes de la molécula de agua, su estructura es la de un tetraedro irregular.
Cabe deducir que si la molécula de agua no es lineal, tampoco será una especie apolar. Una molécula polar presenta dos polos o centros de gravitación de carga negativa y positiva que resultan de la diferente concentración de electrones en el espacio. Aquel sitio donde exista una mayor concentración da origen a un centro donde gravita carga negativa y en el otro extremo de ese espacio gravitará, por consecuencia, carga positiva.
Al existir un dipolo en tal molécula, ésta puede atraer a sus vecinas por fuerzas de atracción entre cargas de diferente signo.
. Estas fuerzas se denominan atracción dipolo-dipolo, las cuales son importantes en sustancias al estado líquido o sólido donde la cercanía molecular es muy grande.