4-Propriedades da água e soluções aquosas

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DESCRIÇÃO
Caracterização química da água e sua relação com o funcionamento do sistema biológico. Definição das interações intermoleculares, suas ocorrências
em meio aquoso e o processo de solubilização em água de compostos iônicos e não iônicos. Conceituação de soluções, suas representações e
aplicações.
PROPÓSITO
Reconhecer, discutir e compreender as questões que envolvem a água e suas propriedades nos sistemas biológicos, a partir de conhecimentos
fundamentais de química e bioquímica, de forma a planejar estratégias para interpretá-los e encontrar uma solução/explicação adequada.
PREPARAÇÃO
Antes de iniciar o conteúdo deste tema, tenha à mão uma calculadora científica e consulte uma tabela periódica atualizada, como a da IUPAC, que
está disponível na Internet.
OBJETIVOS
MÓDULO 1
Reconhecer as características químicas da água e suas funções nos sistemas biológicos
MÓDULO 2
Comparar as interações intermoleculares que ocorrem em meio aquoso
MÓDULO 3
Aplicar os cálculos das principais unidades de concentração
MÓDULO 4
Aplicar os cálculos envolvidos em medidas corporais e nas diluições
INTRODUÇÃO
Neste tema, iremos compreender, analisar e aplicar a Química Biológica como a área do conhecimento que estuda as biomoléculas componentes dos
seres vivos e a forma como elas interagem respeitando as leis físicas e químicas da matéria de forma a manter e perpetuar a vida.
A água é uma substância essencial para a vida. Ela é o principal componente do nosso corpo, tanto que 70% do nosso peso corporal é água. Idade,
sexo ou gordura corporal são determinantes importantes para estabelecer esse percentual que afeta quase todas as funções do nosso organismo.
Vamos adquirir os conceitos básicos sobre a composição química da água e a função que ela representa nos seres vivos. Também veremos os
processos pelos quais as interações ocorrem em meio aquoso, analisando as unidades de concentração e os cálculos envolvidos em diluição e
dosagens.
MÓDULO 1
 Reconhecer as características químicas da água e suas funções nos sistemas biológicos
AS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DA ÁGUA
Quase todas as formas de vida na Terra dependem da água. Aproximadamente 97% da água do nosso planeta é água do mar. Por isso, a água marina
não é adequada para consumo humano e uso na agricultura. Além disso, três quartos da água doce estão imobilizados na forma de neve, geleiras ou
extensões congeladas. Foi estimado que a humanidade consome cerca de um quinto da água de escoamento que vai para o mar, e a maior fração é
dedicada a tarefas agrícolas. Dessa forma, é muito importante compreender os processos químicos que ocorrem na água para entender a biologia
relacionada a isso.
 VOCÊ SABIA
Normalmente, pensa-se que a água natural que conhecemos é um composto químico de fórmula H2O, mas este não é o caso. Devido à sua grande
capacidade de dissolução, toda água encontrada na natureza contém diferentes quantidades de várias substâncias em solução e em suspensão, que
corresponde a uma mistura.
A água é essencial para praticamente todas as funções do organismo, sendo também o seu componente mais abundante. No entanto, embora
dependamos disso, nosso corpo não é capaz de sintetizá-la em quantidades suficientes ou armazená-la. Por isso, ela deve ser ingerida
regularmente. A água deve fazer parte da dieta alimentar em grandes quantidades, maiores do que os de qualquer outro nutriente. Podemos perder
quase toda a gordura e quase metade da proteína em nosso corpo e continuamos vivos, mas a perda de 1 a 2% da água corporal afeta a
termorregulação, os sistemas cardiovasculares e sistema respiratório, além de limitar severamente o físico e mental.
 
Fonte: Emmily/Shutterstock.com
 Moléculas de água.
 
Fonte: Peter Hermes Furian/Shutterstock.com
 Modelo molecular da água.
O que é a água quimicamente pura?
Corresponde a um composto com a fórmula molecular H2O. Como o átomo de oxigênio possui apenas dois elétrons desemparelhados, para
explicar a formação da molécula de H2O, considera-se que a hibridização dos orbitais atômicos 2s e 2p do átomo de oxigênio resulta na formação de
dois orbitais híbridos sp3. A sobreposição de cada um dos dois orbitais atômicos híbridos com o orbital 1s1 de um átomo de hidrogênio forma duas
ligações covalentes, que geram a formação da molécula de H2O, e os 2 orbitais sp3 são orientados para os vértices de um tetraedro triangular regular.
Os outros vértices são ocupados pelos pares não compartilhados de elétrons do oxigênio.
Isso está de acordo com o princípio de exclusão de Pauli e com a tendência de os elétrons desemparelhados se separarem o máximo possível.
Experimentalmente, verificou-se que o ângulo formado pelas duas ligações covalentes oxigênio-hidrogênio é de 105°. Também foi identificado que o
comprimento da ligação oxigênio-hidrogênio é 0,96 angstroms e gasta-se 118 kcal/mol para quebrar uma dessas ligações covalentes na molécula de
H2O. Além disso, o fato de o ângulo de ligação experimental ser menor do que o teoricamente esperado (109°) é explicado como resultado do efeito
dos dois pares de elétrons não compartilhados no oxigênio, que são muito volumosos e comprimem o ângulo de ligação em até 105°.
Além disso, núcleos atômicos de carga igual se repelem. As forças de atração se devem ao fato de que elétrons e núcleos se atraem porque têm
cargas opostas. O spin oposto permite que dois elétrons ocupem a mesma região, mas fiquem o mais longe possível do restante dos elétrons.
A estrutura de uma molécula é o resultado líquido da interação das forças atrativas e repulsivas (forças intermoleculares), que estão relacionadas às
cargas elétricas e ao spin dos elétrons.
De acordo com a Teoria Ácido-Base de Brönsted-Lowry, os dois pares de elétrons não compartilhados de oxigênio na molécula de H2O conferem a
ela características alcalinas. As duas ligações covalentes da molécula de H2O são polares porque o átomo de oxigênio é mais eletronegativo do
que o átomo de hidrogênio. Então, essa molécula tem um momento dipolar eletrostático igual a 3,33x10-30 Cm (Coulomb.metro) o que também
indica que a molécula de H2O (H-O-H) não é linear.
 
Fonte: Roger Brown Photography/Shutterstock.com
 Modelagem 3D de moléculas de água.
O “segredo” das características excepcionais da água está precisamente em sua composição e estrutura, que lhe dão o maior número de propriedades
físicas e químicas "anormais" entre as substâncias comuns. Essa "personalidade" é responsável por sua importância na homeostase, estrutura e
função de células e tecidos do corpo. Quando comparado a moléculas de peso molecular e composição semelhantes, a água tem propriedades
físicas únicas, uma consequência de sua natureza polar e sua capacidade de formar ligações de ponte de hidrogênio com outras moléculas.
REAÇÕES QUÍMICAS DA ÁGUA
Os três tipos mais importantes de processos químicos que ocorrem na água são:
REAÇÕES ÁCIDO-BASE (OU NEUTRALIZAÇÃO)
Controlam o conteúdo de íons na água.
REAÇÕES DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO (REDOX)
Controlam o tipo de íons e, principalmente, o conteúdo e as características da matéria orgânica presente.
REAÇÕES DE PRECIPITAÇÃO
Podem ser enquadradas em um conceito mais amplo: solubilidade. Assim como as reações de neutralização, controlam o conteúdo de íons na água.
Assim, o pH e o conteúdo dos principais íons de uma água natural vêm quase determinados pela solubilização de CO2 em água e a lavagem de
carbonatos das rochas.
Vamos ver como a água reage em contato com elementos distintos?
A água reage com metais. Embora seja uma substância geralmente inofensiva, existem vários produtos químicos que podem reagir perigosamente
com ela por várias razões: exotermicidade da reação, geração de substâncias inflamáveis, tóxicas ou corrosivas, ou mesmo decomposição violenta ou
explosiva de reagentes. Veja como ocorre a reação entre a água e os metais:
METAIS ALCALINOS DO GRUPO 1 DA TABELA PERIÓDICA
Estes elementos são todos sólidos que, em contato com a água, causam sua decomposiçãorápida para combinar vigorosamente com o ânion OH-,
criando os correspondentes hidróxidos estáveis e liberando hidrogênio. Essa reação é muito exotérmica. Ela influencia a velocidade ou violência da
reação, além da temperatura da água, o grau de subdivisão do sólido, pois, quanto menores as partículas da substância simples do elemento, maior a
superfície de contato com a água, o que aumenta o perigo.
Exemplo: 2 K + 2 H2O → 2 KOH + H2
METAIS ALCALINO-TERROSOS
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Os elementos alcalino-terrosos, assim como os elementos alcalinos, reagem exotermicamente com água, mas de forma menos violenta, gerando os
hidróxidos correspondentes e liberando hidrogênio. Sua reatividade aumenta à medida que sua massa atômica aumenta, embora o calor liberado pela
reação não seja suficiente para iniciar a reação de combustão de gás inflamável.
Exemplo: Mg + 2 H2O → Mg(OH)2 + H2
Algumas singularidades sobre reações de metais alcalinos-terrosos podem ser observadas: o magnésio finamente dividido, em contato com a
água, pode explodir sob a ação de um impacto; a ação do cálcio na água pode ser violenta, principalmente na presença de cloreto férrico, cloreto
de ouro ou cloreto de platina.
BORO E ALUMÍNIO (GRUPO 13)
As reações da água com boro e alumínio (grupo 13) em pó resultam numa decomposição violenta da água, liberando hidrogênio capaz de inflamar
pelo calor da reação.
Exemplo: 2 Al + 3 H2O → Al2O3 + 3 H2
Agora, veja como ocorre a reação da água com os demais tipos de elementos (não metais):
NÃO METAIS
O flúor é um elemento não metal que reage violentamente com a água, gerando ácido fluorídrico e oxigênio e difluoreto de oxigênio.
Exemplos:
2 F2 + 2 H2O → 4 HF + O2
2 F2 + H2O → F2O + 2 HF
HALETOS (FLUORETOS, CLORETOS, BROMETOS E IODETOS)
Geram reações violentas, liberando substâncias ácidas corrosivas, geralmente os hidrácidos correspondentes.
Exemplos de reações típicas com os haletos:
2 CIF + 2 H2O → 2 HCI + 2 HF + O2
CH3COCI + H2O → HCI + CH3COOH
CaCl2 + 2 H2O → 2 HCI + Ca (OH)2
AICI3 + 3 H2O → 6 HCI + Al2O3
SAIS
A água reage com sais e forma hidratos: a água forma combinações complexas com alguns sais, sendo chamados de hidratos. Em alguns casos, os
hidratos perdem água de cristalização e mudam sua aparência, como acontece com o sulfato cúprico, que, quando hidratado, é azul, mas se
transforma em sulfato cúprico anidro de cor branca devido à perda de água.
 
Fonte: Vector-3D/Shutterstock.com
AS FUNÇÕES DA ÁGUA NOS SISTEMAS BIOLÓGICOS
A maior parte da água é encontrada nas células que desempenham funções vitais no corpo. A água tem a função de transportar nutrientes para
as células, auxiliando na digestão dos alimentos ou estabilizando nossa temperatura. Portanto, ter o hábito de beber água regularmente é sinônimo de
saúde.
 
Fonte: solar22/Shutterstock.com
 Água fluindo pelo corpo humano.
A quantidade total de água do organismo está localizada principalmente nas células, que acumulam dois terços da água no corpo. Por exemplo, em
um homem com cerca de 70 quilos de peso, há, aproximadamente, 47 litros de água.
Para entender a importância da água em nosso corpo, outros fatores devem ser levados em consideração:
O cérebro, pulmões, coração, fígado e rins possuem de 65% a 85% de água.
Os ossos também contêm água, embora em menor grau, com aproximadamente 30%.
A água é um componente fundamental do sangue. O plasma, que corresponde a 55% do volume sanguíneo, é composto por 90% de água.
FUNÇÕES DA ÁGUA NOS SISTEMAS BIOLÓGICOS
No vídeo a seguir, falaremos sobre a participação da água em reações químicas, no controle da temperatura do corpo e no transporte de nutrientes.
Agora que você assistiu ao vídeo, vamos aprender um pouco mais sobre as funções da água?
A água controla a temperatura do nosso corpo: ela permite que o corpo elimine calor quando a temperatura ambiente é baixa. Mas, quando está
quente, acontece o contrário: o corpo faz com que a água evapore e apareça o suor para esfriar o corpo.
A água, entre suas principais funções, ajuda a eliminar as toxinas. Com a ingestão de H2O, as toxinas são descartadas e expelidas na forma de
fezes ou urina. O consumo regular de água ajuda na digestão (a água torna esta função do nosso corpo mais rápida e efetiva), facilita o fluxo
sanguíneo, a reprodução e movimento celular. Além de tudo isso, a água é um lubrificante eficaz para as articulações e atua como um
amortecedor para os olhos, o cérebro, a medula espinhal e, em mulheres grávidas, é fundamental para o feto e o líquido amniótico. A água
ainda impede que as membranas mucosas sequem, como lágrimas, saliva na boca ou muco no nariz.
 
Fonte: solar22/Shutterstock.com
 Água em determinados órgãos e partes do corpo humano.
A composição e a estrutura dão à água algumas características físicas e químicas de grande importância nas suas funções biológicas,
especialmente aquelas relacionadas às capacidades solvente, de transporte, estrutural e termorregulatória. Vamos lembrar que as funções dos
sistemas e processos biológicos sempre podem ser explicadas em termos de processos físicos e químicos.
O comportamento térmico da água é único e, por isso, a água é a principal responsável pelo sistema termorregulador do organismo,
mantendo constante a temperatura corporal, independentemente do ambiente e da atividade metabólica. Esta é uma de suas funções mais
importantes.
A água possui alta condutividade térmica, o que permite a distribuição rápida e regular do calor corporal, evitando gradientes de temperatura entre as
diferentes áreas corpo e favorecendo a transferência de calor para a pele a ser evaporada. Seu alto calor específico [1 kcal/kg.°C = 4180 J/kg·K],
consequência da grande capacidade para armazenamento de energia em ligações de hidrogênio, converte-a em um regulador de alterações térmicas.
Embora receba ou produza uma grande quantidade de calor, sua temperatura muda muito pouco, graças à sua grande capacidade de armazenar
calor.
O aparelho metabólico do homem para a digestão e processamento de nutrientes e para a contração muscular é altamente endergônico,
liberando grandes quantidades de calor que devem ser dissipadas para manter a homeotermia. Por exemplo, o efeito termogênico da digestão dos
alimentos é de 10-15% do conteúdo calórico de uma dieta mista. A contração muscular é ainda um contribuinte maior para a carga de calor do
corpo, uma vez que a transformação da energia química (ATP) em energia mecânica é muito ineficaz, liberando 70-75% energia na forma de calor.
Assim, durante o exercício, quando aumenta a necessidade de uso de energia mecânica, a produção de calor também é maior. Nestes casos, para
evitar um aumento perigoso da temperatura, a água absorve o calor onde é gerado e o dissipa em compartimentos líquidos do corpo,
minimizando o risco de dano localizado pelo calor a enzimas ou estruturas de proteína. Daí a importância da grande quantidade de água que o corpo
possui e, ainda, que essa quantidade não fique abaixo de certos limites.
A função termorreguladora da água também está relacionada a outra de suas características físicas, o que lhe confere seu efeito de
resfriamento: seu alto calor de vaporização [a 25ºC é 540 kcal/L], uma consequência da atração entre as moléculas de água adjacente (das pontes
de hidrogênio) que conferem à água líquida grande coesão interna.
 
Fonte: CGN089/Shutterstock.com
 Suor no corpo humano.
A água, para evaporar, absorve mais calor do que qualquer outra substância. Para cada litro de suor ou água na respiração que o corpo vaporiza,
cerca de 540 kcal de calor corporal são dissipados para alcançar um resfriamento eficaz. Assim, diante de uma carga extra de calor, ele vai ser
dissipado pela evaporação de quantidades relativamente pequenas de água, protegendo-nos da desidratação.
 ATENÇÃO
Embora suar seja uma forma muito eficaz de remover o calor, pode levar, quando ocorrer por tempo prolongado, à perda excessiva de água que, se
nãofor substituída, pode causar problemas graves. Na verdade, o corpo precisa equilibrar a perda de ingestão de líquidos para poder continuar
a manter a capacidade de regular a temperatura corporal. Quando as perdas de suor ultrapassam perigosamente a ingestão, o sistema circulatório
não é capaz de lidar com a situação e o fluxo sanguíneo para a pele é reduzido. Isso dá lugar a menos suor e, portanto, menos capacidade de perder
calor. Nessas condições, há um aumento na temperatura corporal, que pode ter consequências fatais.
 
Fonte: Excellent Dream/Shutterstock.com
 Tensão superficial.
A água tem um alto valor de tensão superficial. As moléculas de superfície são fortemente atraídas, embora algumas substâncias possam quebrar
essa atração. É o caso do sabonete, que forma espuma ou sais biliares que facilitam a digestão das gorduras. Gotas de gordura emulsionada se
organizam depois em micelas, que aumentam a absorção (criam um maior gradiente de difusão) e facilitam a entrada de outros nutrientes. No
intestino, gotículas de gordura são observadas na forma de uma emulsão, mas também como micelas, muito maiores do que as gotículas
emulsionadas e sempre em maior quantidade, que os lipídios que transportam o enterócito para mais perto de ser absorvido. Dessa forma, os sais
biliares melhoram a digestibilidade e a absorção de gordura e outros nutrientes.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. (PISM – UFJF) VOCÊ JÁ DEVE TER OBSERVADO UM INSETO CAMINHANDO PELA SUPERFÍCIE DA ÁGUA DE UMA
LAGOA. A PROPRIEDADE DA ÁGUA QUE PERMITE QUE A PATA DO INSETO NÃO ROMPA A CAMADA DE ÁGUA É:
A) Adesão
B) Calor específico
C) Tensão superficial
D) Calor de vaporização
E) Capilaridade
2. (ENEM - 2015) DURANTE UMA EXPEDIÇÃO, UM GRUPO DE ESTUDANTES SE PERDEU DE SEU GUIA. AO LONGO
DO DIA EM QUE ESSE GRUPO ESTAVA PERDIDO, SEM ÁGUA E DEBAIXO DE SOL, OS ESTUDANTES PASSARAM A
SENTIR CADA VEZ MAIS SEDE. CONSEQUENTEMENTE, O SISTEMA EXCRETOR DESSES INDIVÍDUOS TEVE UM
ACRÉSCIMO EM UM DOS SEUS PROCESSOS FUNCIONAIS. NESSA SITUAÇÃO, O SISTEMA EXCRETOR DOS
ESTUDANTES:
A) Aumentou a filtração glomerular.
B) Produziu maior volume de urina.
C) Produziu urina com menos ureia.
D) Produziu urina com maior concentração de sais.
E) Reduziu a reabsorção de glicose e aminoácidos.
GABARITO
1. (PISM – UFJF) Você já deve ter observado um inseto caminhando pela superfície da água de uma lagoa. A propriedade da água que
permite que a pata do inseto não rompa a camada de água é:
A alternativa "C " está correta.
 
A tensão superficial da água é a quantidade de energia necessária para aumentar a superfície da água definida por unidade de área. A causa da
tensão superficial da água são as forças das ligações de hidrogênio dentro das moléculas de água, embora também dependa da natureza e da
temperatura ambiente.
2. (Enem - 2015) Durante uma expedição, um grupo de estudantes se perdeu de seu guia. Ao longo do dia em que esse grupo estava
perdido, sem água e debaixo de sol, os estudantes passaram a sentir cada vez mais sede. Consequentemente, o sistema excretor desses
indivíduos teve um acréscimo em um dos seus processos funcionais. Nessa situação, o sistema excretor dos estudantes:
A alternativa "D " está correta.
 
Nesse caso, houve a produção de urina com maior concentração de sais, pois, como os estudantes perderam grande quantidade de água pelo suor e
não repuseram esse líquido, a reabsorção de água nos rins será intensa a fim de manter a quantidade ideal dessa substância no organismo.
MÓDULO 2
 Comparar as interações intermoleculares que ocorrem em meio aquoso
FORÇAS INTERMOLECULARES
As forças intermoleculares são as interações entre as moléculas de um composto ou mistura. Elas definem, em grande medida, o comportamento
físico e químico das substâncias e podem ser de dois tipos: internos ou intramoleculares e externos ou intermoleculares.
A seguir, veja os dois tipos interação.
INTRAMOLECULAR
Deve-se à interação entre os núcleos dos átomos e as nuvens eletrônicas que os cercam. Existem forças de atração entre os núcleos dos átomos e
elétrons na própria nuvem e nas nuvens eletrônicas de átomos com os quais se ligam. Existem forças repulsivas entre núcleos vizinhos ou entre
elétrons. As forças de atração devem ser maiores que as repulsivas para que a molécula seja estável.
INTERMOLECULAR
Fundamentalmente, isso se deve à polaridade das moléculas e, em parte, ao estado de agregação do composto, à solubilidade, à temperatura de
fusão, ao ponto de ebulição e à viscosidade. As forças são estabelecidas entre pares de substâncias como íon, íon-dipolo, interações dipolo-dipolo,
forças de Van der Waals e ligações de hidrogênio. Veja cada uma delas a seguir:
INTERAÇÃO ÍON-ÍON
As substâncias com a polaridade mais alta são iônicas. Na ligação iônica, há as forças mais intensas devido à atração entre espécies com carga
oposta ou íons. No cloreto de sódio sólido, NaCl(s), encontra-se a interação íon-íon entre os íons de sódio (Na+) e cloreto (Cl-).
INTERAÇÃO ÍON-DIPOLO
Em relação à intensidade da força, segue-se a interação íon-dipolo, que ocorre em soluções aquosas de cloreto de sódio, por exemplo. Neste caso, a
atração entre água e íons é tão forte que quebra a ligação iônica e separa os íons em um processo conhecido como dissociação. Há atração entre íon
sódio e oxigênio da água e entre o íon cloreto e os hidrogênios na água.
INTERAÇÃO DIPOLO-DIPOLO
As interações dipolo-dipolo ocorrem entre as moléculas polares; o polo positivo de uma molécula atrai o polo negativo da outra molécula. Quanto maior
a polaridade de um composto, maiores serão as forças de interação geradas entre suas moléculas. Esta interação ocorre no sistema clorofórmio
(CHCl3) - iodometano (CH3I). As interações dipolo-dipolo também ocorrem entre as moléculas do mesmo composto, por exemplo, no iodometano, em
que ocorre a interação entre o iodo de uma molécula e os hidrogênios de outra.
INTERAÇÕES COM DIPOLOS INDUZIDOS (FORÇAS DE LONDON)
Existem interações fracas entre as moléculas dos compostos apolares. Essas pequenas forças ocorrem devido ao aparecimento momentâneo de
dipolos induzidos pelo movimento de elétrons na nuvem, de tal forma que, em um determinado momento, os elétrons estão localizados em uma
extremidade da nuvem, gerando um dipolo induzido de forma semelhante. Essas forças são conhecidas como interações com dipolos induzidos.
FORÇAS DE VAN DER WAALS
São as interações que ocorrem entre núcleos e elétrons. Também se incluem aquelas que acontecem devido a dipolos induzidos. Esse conceito foi
introduzido pelo físico Johannes van der Waals para explicar a interação entre as moléculas apolares e entre elas e as polares. São interações
responsáveis por fenômenos como adesão, fricção, tensão superficial e viscosidade. Essas forças ocorrem entre gases apolares e são responsáveis
pela propriedade de liquefação, embora a baixas temperaturas e altas pressões.
PONTES DE HIDROGÊNIO
São força de atração forte que ocorrem entre uma molécula polar com, pelo menos, um átomo de hidrogênio ligado a um átomo altamente
eletronegativo (F, O, N) e próximo a outra molécula polar, que também possui outro átomo eletronegativo. A ponte de hidrogênio explica o alto ponto de
ebulição da água (100°C) em comparação com H2S (-60,7°C), H2Se (-41,5°C) e H2Te (-2,2°C).
Como explicar a variação em pontos de ebulição e fusão de diferentes substâncias e seu comportamento geral em relação às mudanças na
temperatura?
Podemos resumir a resposta a essa pergunta em dois fatores principais:
FORÇAS INTERMOLECULARES
MASSA MOLECULAR
Na imagem a seguir, vemos a variação dos pontos de ebulição dos hidretos dos grupos 14, 15, 16 e 17. Esse gráfico nos dá uma visão muito clara
dessa diferença.
 
Fonte: EnsineMe.
 Pontos de ebulição de hidretos.
As forças que mantêm as moléculas unidas geralmente são chamadas de forças ou interações intermoleculares. Elas são particularmente importantes
em relação à forma como as moléculas interagem biologicamente.
As interaçõesintermoleculares são responsáveis por uma ampla variedade de propriedades físicas: estado de agregação, solubilidade, pontos
de fusão e ebulição, tensão superficial, viscosidade. O normal é que, em um mesmo sistema, estejam presentes mais de um tipo dessas
interações atuando de forma simultânea. A soma de todos eles confere uma energia excepcionalmente alta. Temos que levar em consideração que
a manifestação dessas propriedades é altamente dependente da temperatura.
Na tabela a seguir, há uma comparação entre as ligações químicas (forças intramoleculares) e as forças intermoleculares:
Ligações químicas Forças intermoleculares
Não são muito dependentes da temperatura.
São altamente dependentes da temperatura: um aumento na a temperatura produz uma
diminuição nas interações intermoleculares exibido.
São consideravelmente mais fortes do que as
forças intermoleculares.
São mais fracos do que as ligações químicas, na ordem de 100 vezes menor.
A distância da ligação é muito pequena, no nível
de Å.
A distância da ligação está no nível de vários Å.
Existe uma estequiometria dependente dos
elétrons compartilhados.
Não têm uma estequiometria definida.
As interações entre os átomos são quebradas e
formados por reações químicas.
As interações se rompem e se formam por meio de mudanças físicas.
Eles não mudam no nível microscópico, a menos
que quebrem.
Eles estão constantemente mudando no nível microscópico.
 Atenção! Para visualizaçãocompleta da tabela utilize a rolagem horizontal
 
Fonte: HQuality/Shutterstock.com
AS INTERAÇÕES INTERMOLECULARES EM MEIO AQUOSO
Como vimos anteriormente, dentro de uma molécula, os átomos são unidos por forças intramoleculares (principalmente ligações iônicas, metálicas ou
covalentes). Esses são os pontos fortes que devem ser superados para produzir uma mudança química. Essas forças, portanto, determinam as
propriedades químicas das substâncias.
No entanto, existem outras forças intermoleculares que atuam em diferentes moléculas ou íons que se quebram e se atraem. Essas forças são
aquelas que determinam as propriedades físicas das substâncias como, por exemplo, o estado de agregação, o ponto de fusão e ebulição, a
solubilidade, a tensão superficial, a densidade etc.
Como as interações entre as moléculas geralmente são fracas, mas muito numerosas, sua contribuição é importante para definir as características
físicas tanto de sustâncias puras como de misturas. A figura a seguir resume os diferentes tipos de forças intermoleculares:
 
Fonte: EnsineMe
 Interações entre moléculas.
Não podemos esquecer que uma molécula é um dipolo quando há uma distribuição assimétrica de elétrons, já que a molécula é composta por
átomos de eletronegatividade diferente. Como consequência, os elétrons estão, preferencialmente, na vizinhança do átomo mais eletronegativo.
Isso cria duas regiões (ou polos) na molécula, uma com carga parcial negativa e outra com carga parcial positiva.
As ligações de hidrogênio são um caso especial de interação dipolo-dipolo. Eles ocorrem quando um átomo de hidrogênio é covalentemente
ligado a um elemento que é:
Muito eletronegativo e com pares eletrônicos sem compartilhamento.
Muito pequeno, portanto, capaz de se aproximar do núcleo de hidrogênio.
Essas duas condições são satisfeitas no caso dos átomos de F, O e N.
A ligação que esses elementos formam com o hidrogênio é muito polar. O átomo de hidrogênio é um centro de cargas positivas que será atraído para
os pares de elétrons não compartilhados dos átomos eletronegativos de outras. É uma ligação fraca (entre 2 e 10 kcal/mol). Porém, por serem muito
abundantes, sua contribuição para a coesão entre as biomoléculas é grande.
Muitas das propriedades físicas e químicas da água ocorrem devido às ligações de hidrogênio. Cada molécula de água é capaz de formar quatro
pontes de hidrogênio, o que explica seu alto ponto de ebulição, já que é necessário quebrar muitas ligações de hidrogênio para que uma molécula
de água passe ao estado gasoso.
 
Fonte: magnetix/Shutterstock.com
 Ligações de Hidrogênio na água.
Essa interação é essencial nos meios biológicos, uma vez que:
Condiciona grandemente a estrutura espacial de proteínas e ácidos nucleicos.
Está presente em grande parte das interações que ocorrem entre diferentes tipos de biomoléculas em uma infinidade de processos fundamentais
para os seres vivos.
Cada molécula de água, com suas quatro cargas parciais em um arranjo tetraédrico, pode ser ligada por ligação de hidrogênio a quatro outras
moléculas vizinhas que, por sua vez, estão dispostas tetraedricamente em torno da molécula central.
No gelo, cada molécula de água está ligada a exatamente quatro de suas vizinhas, formando uma rede cristalina regular. Quando o gelo derrete,
algumas ligações de hidrogênio são quebradas, de modo que, à temperatura ambiente, cada molécula de água é ligada a uma média de 3 moléculas
adjacentes. Se a rigidez do gelo for comparada com a extrema fluidez da água líquida, essa pequena diferença entre os dois é surpreendente em
termos do grau de ligação entre suas moléculas; se as moléculas de água líquida são tão fortemente ligadas por hidrogênio, ela deve ser muito mais
viscosa.
Mas por que isso acontece?
A explicação para esse curioso fenômeno está na curta vida da ponte de hidrogênio. Como a energia envolvida na formação de uma ponte de
hidrogênio é da mesma ordem de grandeza que a energia térmica presente na água à temperatura ambiente, elas são estabelecidas e quebradas com
muita facilidade. Foi calculado que a meia-vida de uma ponte de hidrogênio é da ordem de 10-9 segundos. Essa circunstância permite às
moléculas de água uma grande mobilidade em um raio curto, pois cada uma pode formar ligações de hidrogênio sucessivas com muitas de suas
vizinhas em um tempo muito pequeno.
 
Fonte: New Africa/Shutterstock.com
PROCESSO DE SOLUBILIZAÇÃO EM ÁGUA DE COMPOSTOS
IÔNICOS E NÃO IÔNICOS
A abundância e onipresença da água na matéria viva não deve nos levar ao erro de considerá-la um líquido inerte. Pelo contrário, a água participa
ativamente como reagente em muitas reações químicas celulares e, mais importante, a estrutura e as propriedades das fibras biomoleculares e
outros componentes celulares dependem de sua interação com as moléculas de água que a rodeiam.
Entre as propriedades físicas da água, a extraordinária capacidade que possui para dissolver uma ampla gama de substâncias destaca-se pela sua
importância biológica. Outras propriedades são usadas por alguns seres vivos, nos quais a água desempenha funções específicas. No entanto, como
a grande maioria das biomoléculas é encontrada nas células em solução aquosa, as propriedades de dissolução da água são de suma importância
para todas as formas de vida.
Assim como as demais propriedades físicas, a capacidade solvente da água é baseada em sua natureza dipolar, o que lhe permite estabelecer
interações eletrostáticas com certos tipos de solutos. Podemos considerar três tipos de substâncias quanto à sua solubilidade em água:
SUBSTÂNCIAS HIDROFÍLICAS (DO GREGO "AMANTES DA ÁGUA")
São claramente solúveis em água. Entre elas, podemos diferenciar substâncias iônicas, que possuem carga elétrica líquida, e substâncias polares,
com cargas parciais em sua molécula. Muitas biomoléculas são substâncias iônicas, como sais minerais e biomoléculas orgânicas que possuem
grupos funcionais ionizados no pH da célula (por exemplo, aminoácidos). Muitas outras são substâncias polares, como biomoléculas orgânicas com
grupos funcionais capazes de formar ligações de hidrogênio (por exemplo, açúcares).
A água é um bom solvente para esse tipo de substância, pois sua molécula, por apresentar cargas parciais, pode estabelecer interações
eletrostáticas com moléculas de soluto: quando uma substância iônica ou polar se dissolve na água, as interações água-soluto substituem de forma
energética favorável às interações soluto-soluto da rede cristalina.
SUBSTÂNCIAS HIDROFÓBICAS (DO GREGO "MEDODA ÁGUA")
São totalmente insolúveis ou imiscíveis com a água. São caracterizadas por não possuírem cargas elétricas líquidas ou parciais, ou seja,
são totalmente apolares. Este caráter apolar impede que estabeleçam interações energéticas favoráveis com as moléculas de água. Além disso,
interferem nas ligações de hidrogênio entre elas, razão pela qual, quando em meio aquoso, tendem a se agregar e precipitar. Dessa forma, eles
oferecem à água a mínima superfície de contato possível e também minimizam as interferências que exercem nas ligações de hidrogênio entre suas
moléculas. Algumas biomoléculas, como gorduras neutras e ceras, são de natureza hidrofóbica; o mesmo ocorre com os gases biologicamente
importantes, como O2, CO2 e N2, que são pouquíssimo solúveis em água.
SUBSTÂNCIAS ANFIPÁTICAS
São substâncias que possuem uma parte polar (ou carregada) e uma parte apolar em sua molécula. Quando essas substâncias são misturadas à
água, as duas zonas de sua molécula experimentam tendências opostas: as zonas polares tendem a estabelecer interações eletrostáticas com as
moléculas de água, enquanto as zonas apolares tendem a se agregar para oferecer a mínima superfície de contato com ela.
O resultado dessas duas tendências opostas é que as moléculas anfipáticas se associam para formar estruturas estáveis chamadas micelas,
nas quais as zonas polares estão dispostas para fora, em contato com a água, enquanto as zonas apolares o fazem. Eles se movem para dentro,
isolados do contato com a água e unidos por atrações fracas chamadas interações hidrofóbicas. Sob certas condições, as substâncias anfipáticas
na água podem dar origem a bicamadas fechadas sobre si mesmas, que constituem a base estrutural das membranas celulares. Algumas
biomoléculas importantes são substâncias anfipáticas; estes incluem ácidos graxos, proteínas globulares e uma ampla categoria de lipídios chamados
lipídios de membrana.
Visto que a água é o solvente no qual a grande maioria das biomoléculas está dissolvida, é claro que as propriedades das soluções aquosas serão de
grande importância para os seres vivos. Agora, analisaremos quais tipos de soluções aquosas estão presentes nos seres vivos, bem como suas
propriedades mais relevantes do ponto de vista biológico.
Dois tipos de soluções aquosas de interesse biológico são reconhecidos com base no tamanho das partículas de soluto:
Soluções moleculares (ou verdadeiras)
Nelas, as partículas de soluto medem menos de 10 nm. Cada partícula é uma molécula individual.
Soluções coloidais
O tamanho das partículas do soluto oscila entre 10 nm e 100 nm. Essas partículas podem ser agrupamentos de moléculas (por exemplo, micelas) ou
grandes moléculas únicas (macromoléculas).
Dado que as biomoléculas têm tamanhos muito variados, podemos conceber o meio celular como uma solução aquosa complexa, na qual coexiste
uma infinidade de solutos, alguns de tamanho molecular e muitos outros de tamanho coloidal.
A presença de solutos dissolvidos altera a geometria característica dos aglomerados de moléculas de água. Cada molécula ou íon do soluto
interage com uma série de moléculas de água ao seu redor, forçando-as a se organizarem de maneira diferente do que fariam na ausência do soluto.
Essa alteração na estrutura da água se manifesta pelo surgimento de uma série de novas propriedades, características da solução,
chamadas de propriedades coligativas. Essas propriedades incluem uma diminuição do ponto de fusão, um aumento do ponto de ebulição e uma
diminuição da pressão de vapor, mas a que tem maior interesse biológico é a osmose. Por isso, vamos prestar atenção especial a ela.
OSMOSE
Quando duas soluções aquosas de diferentes concentrações, como representado na figura a seguir, são separadas por uma membrana
semipermeável, ou seja, por uma membrana que permite a passagem de moléculas de água, mas não de moléculas de soluto, a tendência do solvente
de diluir o soluto se manifesta por um fluxo diferencial de água através da membrana: mais água passa da solução mais diluída para a mais
concentrada do que na direção reversa.
 
Fonte: Designua/Shutterstock.com
 Osmose: fluxo diferencial em membrana semipermeável.
Esse fenômeno é conhecido pelo nome de osmose. De acordo com a base físico-química, as interações eletrostáticas entre as moléculas de água e
as moléculas de soluto, mais abundantes na solução mais concentrada, retêm as moléculas de água em maior extensão no compartimento que
armazena essa solução.
O fluxo diferencial a que nos referimos provoca um aumento do nível do líquido no compartimento da solução mais concentrada. Quando o
líquido atinge uma determinada altura (h), a pressão hidrostática gerada por esse volume adicional de líquido neutraliza o referido fluxo diferencial,
atingindo o equilíbrio quando o referido fluxo é de igual magnitude em ambas as direções. Essa pressão hidrostática, necessária para atingir o
equilíbrio, é conhecida como pressão osmótica.
E por que há um maior interesse na osmose?
O interesse biológico dessa propriedade das soluções que chamamos de osmose reside no fato de que as membranas celulares são
semipermeáveis: permitem a passagem livre de moléculas de água, mas exercem uma permeabilidade seletiva na maioria das biomoléculas nela
dissolvidas. Como consequência, as células estão sujeitas a fenômenos osmóticos, que dependerão da concentração de solutos no meio em que se
encontram.
A seguir, veja o que ocorre quando a célula está inserida em meios com diferentes quantidades de soluto.
 
Fonte: Achiichiii/Shutterstock.com
Se a concentração de solutos no meio for maior do que no interior da célula (meio hipertônico), ele perderá água por osmose, sofrendo uma retração
que levará à morte celular em grau extremo (plasmólise).
 
Fonte: Achiichiii/Shutterstock.com
Se a concentração de solutos no meio for igual à do interior da célula (meio isotônico), ela estará em equilíbrio osmótico com seu ambiente e não
sofrerá alterações.
 
Fonte: Achiichiii/Shutterstock.com
Se a concentração de solutos no meio for inferior à do interior da célula (meio hipotônico), a consequente entrada de água na célula produzirá um
aumento da pressão osmótica em seu interior. A princípio, esse aumento se traduzirá em um inchaço maior da célula (turgescência); posteriormente,
quando a pressão osmótica interna superar a resistência mecânica da membrana (que é muito limitada), ocorrerá a lise (ruptura da membrana com
perda do conteúdo celular) e a morte da célula (plasmoptise).
PROCESSOS DE SOLUBILIZAÇÃO EM ÁGUA
Assista ao vídeo a seguir para saber mais sobre a interação entre moléculas de soluto e solvente.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. (UFV-MG) DAS SUBSTÂNCIAS REPRESENTADAS A SEGUIR, AQUELA QUE APRESENTA LIGAÇÕES DE
HIDROGÊNIO ENTRE SUAS MOLÉCULAS É:
A) CH3COONa
B) CH3CH2OH
C) CH3CH2OCH2CH3
D) CH3COCl
E) CH3COCH3
2. (FUC-MT) NA DESIDRATAÇÃO INFANTIL, ACONSELHA-SE A ADMINISTRAÇÃO DE SORO FISIOLÓGICO PARA
REEQUILIBRAR O ORGANISMO. QUANDO INJETADO NAS VEIAS, ESTE SORO DEVE:
A) Ser isotônico em relação ao sangue.
B) Ser hipertônico em relação ao sangue.
C) Ser hipotônico em relação ao sangue.
D) Ter pressão osmótica maior do que a do sangue.
E) Ter pressão osmótica menor do que a do sangue.
GABARITO
1. (UFV-MG) Das substâncias representadas a seguir, aquela que apresenta ligações de hidrogênio entre suas moléculas é:
A alternativa "B " está correta.
 
A ligação de hidrogênio é realizada entre o hidrogênio e alguns dos seguintes elementos: F, O ou N. O composto b possui o oxigênio ligado ao
hidrogênio.
2. (FUC-MT) Na desidratação infantil, aconselha-se a administração de soro fisiológico para reequilibrar o organismo. Quando injetado nas
veias, este soro deve:
A alternativa "A " está correta.
 
Uma solução isotônica é caracterizada pela igualdade de concentração de soluto nas soluções, por exemplo a quantidade de água que entra na célula
é a mesma que sai, ou seja, há um equilíbrio entre a solução e a célula.
MÓDULO 3 Aplicar os cálculos das principais unidades de concentração
SOLUÇÕES
Uma solução é uma mistura homogênea cujos componentes, soluto e solvente, que não podem ser separados por métodos mecânicos simples
(filtração, decantação e centrifugação). As soluções verdadeiras consistem em um solvente e um ou mais solutos cujas proporções variam de uma
solução para outra.
Por definição, o solvente é a espécie encontrada em maior proporção e o soluto é a espécie em menor grau. Nas soluções, pode haver
diferentes combinações em que sólidos, líquidos ou gases atuam como solutos ou como solventes. A classe mais comum é aquela em o que o
solvente é um líquido; por exemplo, a água do mar é uma solução aquosa de muitos sais e alguns gases.
 
Fonte: grayjay/Shutterstock.com
 Formação da solução: uma solução é composta de partículas, solutos e um solvente.
A facilidade do processo de solução depende de dois fatores:
A mudança de conteúdo energia (exotermicidade ou endotermicidade).
A mudança na desordem (entropia) que acompanha o processo.
A espontaneidade de um processo é favorecida por uma diminuição na energia do sistema, que corresponde a processos exotérmicos, e por um
aumento na desordem do sistema.
Muitos sólidos se dissolvem em líquidos por meio de processos endotérmicos. A razão é que a endotermicidade é superada pelo grande aumento da
desordem que acompanha a solução do soluto. As partículas de soluto são muito ordenadas em uma rede cristalina, mas se movem para o aleatório
em uma solução líquida. Quase todos os processos de solução ocorrem em um aumento da desordem de soluto. Veja como ocorre esse processo:
A uma determinada temperatura, a taxa de dissolução aumenta se os cristais forem pulverizados como consequência do aumento da área exposta do
soluto com o solvente.
A pulverização também aumenta o número de vértices e arestas. Com isso, os íons serão menos fortemente unidos.
Quando um sólido iônico é introduzido na água, alguns de seus íons se solvatam e se dissolvem.
A velocidade desse processo diminui com o tempo porque a superfície de cada cristal está ficando cada vez menor. Ao mesmo tempo, os íons na
solução aumentam e há colisões entre os íons dissolvidos e o sólido.
Essas colisões causam recristalização ou precipitação.
Depois de um certo tempo, as velocidades dos dois processos opostos se igualam e os íons sólidos e dissolvidos são considerados em equilíbrio.
Uma vez que o equilíbrio é estabelecido, não se dissolve mais sólido sem que se produza cristalização do mesmo peso de íons dissolvidos.
Esta solução é denominada saturada.
A saturação ocorre em baixas concentrações para as espécies dissolvidas em solventes em aqueles que são pouco solúveis e em altas concentrações
quando a substância é muito solúvel. A solubilidade dos sólidos aumenta com a temperatura. Então, às vezes, eles podem preparar soluções
supersaturadas, que contêm uma concentração maior de soluto do que o necessário para atingir a saturação.
 
Fonte: VectorMine/Shutterstock.com
 Ilustração sobre solubilidade.
Alguns pontos devem ser levados em consideração:
Substâncias totalmente miscíveis podem ser dissolvidas em todas as proporções.
Substâncias que podem ser dissolvidas, mas não em todas as proporções, são parcialmente miscíveis.
A solubilidade é a concentração máxima que pode atingir um determinado soluto em um determinado solvente.
A solubilidade depende da temperatura e pressão.
Para que uma substância seja solúvel em um solvente (e em que medida seja), depende da entalpia e da entropia da solução.
Em um sistema em T (temperatura) e P (pressão) constantes, a solubilidade depende da variação da energia livre de Gibbs no processo de
formação da dissolução.
 
Fonte: Africa Studio/Shuterstock.com
PRINCIPAIS UNIDADES DE CONCENTRAÇÃO
A quantidade de um soluto dissolvido em uma quantidade específica de solvente é a sua concentração. Quando uma solução contém uma alta
concentração de soluto, é considerada uma solução concentrada; quando contém uma quantidade relativamente pequena, é chamada de solução
diluída.
A concentração pode ser expressa de várias maneiras. Veja a seguir:
FÍSICAS QUÍMICAS
Porcentagem (p/p ou m/m; p/v; v/v) Molaridade (M)
Partes por milhão (ppm) e partes por bilhão (ppb) Fração molar (X)
 Atenção! Para visualizaçãocompleta da tabela utilize a rolagem horizontal
PORCENTAGEM
A concentração das soluções é expressa em termos de massa percentual de soluto, isto é, o peso do soluto por 100 unidades de massa da solução. A
unidade usada com maior frequência é o grama (g).
PORCENTAGEM PESO /PESO %P /P OU MASSA /MASSA %M /M = 
MASSA DE SOLU
MASSA DE SOLU
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
PORCENTAGEM PESO /VOLUME %P /V OU MASSA /VOLUME %M /V = 
MASSA DE
VOLUME DE
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
PORCENTAGEM VOLUME /VOLUME %V /V = 
VOLUME DE SOLUTO (ML )
VOLUME DE SOLUÇÃO (ML ) . 100
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
( ) ( )
( ) ( )
( )
PARTES POR MILHÃO (PPM) E PARTE POR BILHÃO (PPB)
São unidades de concentração usadas para soluções muito diluídas. Uma solução cuja concentração é de 1 ppm contém 1 grama de soluto por milhão
(106) gramas de solução ou, em forma equivalente, 1 mg de soluto por quilograma de solução. Já uma concentração de 1 ppb indica que contém 1g de
soluto por um bilhão (109) gramas de solução. Pelo fato de que essas soluções aquosas diluídas têm densidades de 1 g/mL = 1 kg/L, 1 ppm também
corresponde a 1 mg de soluto por litro de solução e 1 ppb corresponde a 1 µg de soluto por litro de solução.
PPM = 
MASSA DE SOLUTO (G )
MASSA DE SOLUÇÃO (G ) . 106
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
PPM = 
MASSA DE SOLUTO (G )
MASSA DE SOLUÇÃO (G ) . 109
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
MOLARIDADE (M OU MOL/L)
A molaridade (M) é uma forma comum de expressar a concentração de soluções. Ela é definida como o número de mols de soluto por litro de solução.
Em forma simbólica, molaridade é apresentada como:
M = NÚMERO DE MOLS DO SOLUTO / LITROS DE SOLUÇÃO
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
FRAÇÃO MOLAR
A fração molar de um componente em uma solução é dada pelo número de mols do referido componente dividido pelo número total de mols de todos
os componentes na solução (soluto mais solvente). O símbolo X é comumente usado para a fração molar, com um subscrito que indica o componente
no qual a fração se refere. Por exemplo, a fração de ácido clorídrico molar, HCl, em uma solução pode ser representado como XHCl. A soma das
frações molares de todos os componentes de uma solução deve ser igual a 1,0.
XI = NÚMERO DE MOLS DO COMPONENTE I / NÚMERO DE MOLS TOTAIS
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
 
Fonte: H_Ko/Shutterstock.com
CÁLCULOS ENVOLVIDOS NA CONVERSÃO DE UNIDADES DE
CONCENTRAÇÃO E EM DILUIÇÕES
UNIDADES DE CONCENTRAÇÃO
Assista ao vídeo a seguir para aprender sobre porcentagens, concentração comum, molaridade e as relações entre elas.
Agora, verificaremos em alguns exemplos os cálculos de concentração nas diversas unidades e observaremos como as soluções se
comportam. Vamos lá?

Calcule a molaridade de uma solução que foi preparada dissolvendo 14 g de KOH em quantidade suficiente água para obter 250 mL de
solução. (massa molar de KOH = 56 g/mol).
Resolução:
De acordo com a definição de "molaridade", devemos calcular o número de mol de soluto (KOH) que foram dissolvidos no volume dado, ou seja, "g de
soluto transformado em mol de soluto" por meio da massa molar. Então:
56 g de KOH / 1 mol = 14 g de KOH/X
X = 0,25 mol de KOH
Agora, de acordo com a definição de molaridade, o número de mols deve estar contido em 1000 mL (ou 1 L) de solução, que é o volumepadrão para
esta unidade de concentração, que é determinado usando a seguinte abordagem:
0,25 mol / 250 mL de solução = X / 1000 mL de solução
X = 1 mol de KOH
Resposta:
Existe 1 mol de KOH (soluto) dissolvido em 1000 mL de solução. Portanto, a concentração de solução é 1 molar ou 1 M.

Quantos g de Ca(OH)2 são necessários para preparar 3 L de solução 0,5 M? (Peso molecular = 74 g/mol).
Resolução:
0,5 M significa que há 0,5 mol do composto em 1 L de solução; então, o número de mols que existirá em 3 L pode ser obtido dessa forma:
0,5 mol / 1 L = X / 3 L
X = 1,5 mol de Ca(OH)2
Como o PM permite transformar "1,5 mols de soluto em g", a seguinte abordagem pode ser realizada:
74 g / 1 mol = X / 1,5 mol
X = 111g de Ca(OH)2
Resposta:
Para preparar 3 L de solução de Ca(OH)2 0,5 M, 111 g desse composto devem ser dissolvidos em água suficiente para atingir 3 L de solução.

Quantos mols de HCl existem em 50 mL de solução 0,25 M desse ácido?
Resolução:
Aplicando a definição de molaridade: a concentração de 0,25 M indica que há 0,25 mol de HCl em 1 L de solução. Portanto, o cálculo do número de
mols que estarão em 50 ml de solução (ou 0,05 L) é obtido a partir da seguinte proporção:
0,25 mol / 1 L = X / 0,05 L
X = 0,0125 mol de HCl

Qual volume de HNO3 2 M é necessário medir para ter 0,5 mol do ácido necessário para uma certa reação?
Resolução:
2 mol / 1 L = 0,5 mol / X
X = 0,25 L = 250 mL

(UFSCAR - SP) Uma solução salina contém 0,900 gramas de NaCℓ, com massa molar igual a 58,5 g/mol, em 100 mL de solução aquosa. Qual
é a concentração salina expressa em mol/L?
Resolução:
Olhando para os dados fornecidos pela pergunta, você precisa usar a fórmula da molaridade. Além disso, você não deve se esquecer de converter os
100 mL da solução em litros, o que resulta em 0,1 L.
M = m / M1.V
M = 0,900 / 58,5 . 0,1
M = 0,154 mol/L

Calcule a fração molar de cada componente em uma solução de NaOH 20% m/m. (MM: NaOH = 40 g/mol, água = 18 g/mol).
Resolução:
20% m/m indica que a solução contém 20 g de NaOH (soluto) em 80 g de água (solvente) em uma massa total de 100 g de solução. O número de
mols de cada componente é calculado e a fração molar de cada um:
Mols de NaOH = 20 g/40 g/mol = 0,5 mols
Mols de H2O = 80 g / 18 g/mol = 4,44 mols
X (NaOH) = 0,5 mol / 0,5 mol + 4,44 mol = 0,101
X (H2O) = 4,44 mol / 0,5 mol + 4,44 mols = 0,899

Calcule o volume de uma solução estoque de 3% de que precisamos para preparar 90 mL de uma solução mais diluída cuja concentração
desejamos ser 2%.
Resolução:
Vi . 3 = 90 . 2
Vi = 90 . 2 / 3 = 60 mL
Resposta:
Para preparar a solução diluída, temos que tirar 60 mL da solução estoque. O resto, até 90 mL, representando 30 mL, são solventes.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. (PUC-RJ) UMA SOLUÇÃO DE ÁCIDO CLORÍDRICO (HCL) 4,0 M FOI MISTURADA COM OUTRA SOLUÇÃO DO
MESMO ÁCIDO (HCL) 1,5 M, OBTENDO-SE 400 MILILITROS DE SOLUÇÃO 2,5 M. OS VOLUMES EM MILILITROS DAS
SOLUÇÕES 4,0 M E 1,5 M DE HCL QUE FORAM ADICIONADAS SÃO RESPECTIVAMENTE?
A) 120 e 280.
B) 140 e 260.
C) 160 e 240.
D) 180 e 220.
E) 200 e 200.
2. (UEL-PR) ESTA QUESTÃO RELACIONA-SE COM A SOLUÇÃO OBTIDA PELA MISTURA DE 200 ML DE 0,50 M DE
HNO3 E 300 ML DE SOLUÇÃO 0,20 M DO MESMO ÁCIDO. QUANTOS MOLS DE ÁCIDO HÁ NA SOLUÇÃO FINAL?
A) 0,16
B) 0,10
C) 0,060
D) 0,050
E) 0,010
GABARITO
1. (PUC-RJ) Uma solução de ácido clorídrico (HCl) 4,0 M foi misturada com outra solução do mesmo ácido (HCl) 1,5 M, obtendo-se 400
mililitros de solução 2,5 M. Os volumes em mililitros das soluções 4,0 M e 1,5 M de HCl que foram adicionadas são respectivamente?
A alternativa "C " está correta.
 
VF = V1 + V2
400 = x + y
x= 400 - y
M1.V1 + M2.V2 + M3.V3 = MF.VF
4.x + 1,5.y = 2,5.400
4. (400-y) + 1,5y = 1000
y = 240 mL (volume da solução 2)
x = 400 – 240
x = 160 mL
2. (UEL-PR) Esta questão relaciona-se com a solução obtida pela mistura de 200 mL de 0,50 M de HNO3 e 300 mL de solução 0,20 M do
mesmo ácido. Quantos mols de ácido há na solução final?
A alternativa "A " está correta.
 
M = n1/V
n1 = 0,5.0,2
n1 = 0,1 mol
M = n2/V
n2 = 0,3.0,2
n2 = 0,06 mol
n1 + n2 = nF
0,1 + 0,06 = nF
nF = 0,16 mol
MÓDULO 4
 Aplicar os cálculos envolvidos em medidas corporais e nas diluições
SOLUÇÕES ISOTÔNICAS
As células devem ser protegidas contra os fenômenos osmóticos desfavoráveis aos quais estão expostas. Existem duas estratégias evolutivas que
adotaram para conseguir isso. Veja:
PRIMEIRA
Viver exclusivamente em ambientes isotônicos em relação ao interior das células, como fazem alguns organismos unicelulares e as células de animais
superiores, que foram dotadas de um ambiente interno isotônico.
SEGUNDA
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Típica das bactérias e células vegetais, consiste em dotar-se de uma parede celular resistente que lhes permita suportar as altas pressões osmóticas
geradas pelos ambientes hipotônicos em que habitualmente vivem.
Uma solução isotônica é aquela que apresenta a mesma concentração de soluto em relação a uma solução separada ou isolada por uma barreira
semipermeável. Essa barreira permite que o solvente passe, mas nem todas as partículas de soluto.
Em Fisiologia, a solução isolada refere-se ao fluido intracelular, ou seja, ao interior das células; enquanto a barreira semipermeável corresponde à
membrana celular, formada por uma bicamada lipídica através da qual as moléculas de água podem atravessar para o meio extracelular.
Quando se trata de uma célula e o meio aquoso no qual ela está inserida, a isotonicidade, ocorre apenas quando as soluções, dentro e fora
da célula, contém o mesmo número de partículas de soluto dissolvidas. Assim, uma solução será isotônica se a concentração de seus
solutos for semelhante do fluido ou meio intracelular.
 EXEMPLO
Solução salina a 0,9% é isotônica.
Para que haja uma solução isotônica, primeiro devemos ter certeza de que ocorre osmose na solução ou meio solvente e não na difusão do soluto.
Isso só é possível se houver uma barreira semipermeável, que permite a passagem de moléculas de solvente, mas não de moléculas de soluto,
especialmente solutos carregados eletricamente, íons.
Assim, o soluto não será capaz de se difundir de regiões mais concentradas para regiões mais diluídas. Em vez disso, serão as moléculas de água
que se moverão de um lado para o outro, cruzando a barreira semipermeável e realizando a osmose. Em sistemas aquosos e biológicos, essa
barreira é por excelência a membrana celular.
Tendo uma barreira semipermeável e um meio solvente, a presença de íons ou sais dissolvidos em ambos os meios também é necessária: o interno
(dentro da barreira) e o externo (fora da barreira).
 ATENÇÃO
Se a concentração desses íons for a mesma nos dois lados, não haverá excesso ou déficit de moléculas de água para solvatá-los. Ou seja, o número
de moléculas de água livres é o mesmo e, portanto, elas não cruzarão a barreira semipermeável para nenhum dos lados para equalizar as
concentrações de íons.
As soluções isotônicas ou líquidos não causam nenhum gradiente ou alteração na concentração de íons no corpo. Por isso, sua ação está
essencialmente voltada para a hidratação dos pacientes que os recebem em caso de sangramento ou desidratação.
 EXEMPLO
Solução salina normal: uma dessas soluções é o soro fisiológico, com concentração de NaCl de 0,9%.
Solução de Ringer com lactato: outras soluções isotônicas utilizadas para o mesmo propósito são o lactato de Ringer, que diminui a acidez
devido ao seu tampão, e as soluções de fosfato de Sorensen, compostas por fosfatos e cloreto de sódio.
Sistemas não aquosos: a isotonicidade também pode ser aplicada a sistemas não aquosos, como aqueles em que o solvente é um álcool; desde
que exista uma barreira semipermeável que favoreça a penetração das moléculas do álcool e retenha as partículas de soluto.
 
Fonte: kurhan/Shutterstock.com
CÁLCULOS ENVOLVENDO MEDIDAS CORPORAIS: DOSE COM BASE
NO PESO E NA IDADE E COM BASE NA ÁREA DA SUPERFÍCIE
CORPORAL
Além deser o solvente no qual outras biomoléculas se movem e interagem, o que constitui sua principal função biológica, a água desempenha outras
funções importantes nos seres vivos, que se adaptaram efetivamente ao seu meio aquoso e desenvolveram formas para explorar em seu proveito as
excepcionais propriedades físicas da água, tais como:
ALTO CALOR ESPECÍFICO DA ÁGUA
É usado por animais homeotérmicos para regular sua temperatura corporal.
ALTO CALOR DE VAPORIZAÇÃO DA ÁGUA
É usado por alguns vertebrados para remover o excesso de calor por meio da evaporação do suor.
ALTO GRAU DE COESÃO INTERNA DA ÁGUA LÍQUIDA
Dá origem a fenômenos de capilaridade que são utilizados pelas plantas para transportar os nutrientes nela dissolvidos desde as raízes até as folhas.
DENSIDADE DA ÁGUA LÍQUIDA
O fato de a água líquida ser mais densa do que o gelo tem consequências importantes para os organismos aquáticos: lagoas, lagos e mares congelam
no inverno de cima para baixo, de modo que a camada superficial de gelo isola a água subjacente do ar frio, evitando que ele congele.
A influência da água na evolução biológica foi profunda e decisiva. Os seres vivos adaptaram-se progressivamente ao ambiente aquático do qual
se originaram. Se formas de vida surgiram em algum outro lugar do universo, é razoável pensar que deve haver grande quantidade de água
disponível como solvente.
Muitos tipos de medicamentos e sua dosagem, seja intravenosa, oral ou outros, dependem do peso do paciente, por segurança e eficiência. Para
eliminar consequências graves para os dados peso errôneo, uma pesagem formal do paciente com equipamento capaz de evitar erros humanos.
Existem erros específicos que ocorrem para diferentes tipos de pacientes. Veja alguns pontos de atenção:
PACIENTES OBESOS
Dosagem de medicamentos para pacientes com obesidade depende de medicamentos específicos – alguns medicamentos requerem dosagens com
base no peso ideal, outros exigem para um peso ideal + (%) do peso atual.
PACIENTES PEDIÁTRICOS, IDOSOS E OS IMUNOCOMPROMETIDOS
Eles são ainda mais suscetíveis ao perigo devido a erros de dosagem e devem ser monitorados de perto para intolerâncias a drogas, apesar da
dosagem correta com base no peso.
Às vezes, se expressam as dosagens de um medicamento em função do peso do paciente. Elas são calculadas da seguinte maneira:
DOSE (MG ) = DOSE DO MEDICAMENTO (MG /KG ) X PESO CORPORAL (KG )
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
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DOSE DIÁRIA (MG ) = DOSE DO MEDICAMENTO (MG /KG ) X PESO CORPORAL (KG
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
As unidades de medida devem sempre ser especificadas. É importante prestar atenção para que todos os valores de massa e peso estejam nas
mesmas unidades para que não ocorram erros.
No caso de expressarmos a dosagem segundo a área de superfície corporal, essa média pode ser obtida mediante fórmulas em função do peso e da
altura do paciente (a área da superfície corporal se expressa em m2):
DOSE MG = DOSE / UNIDADE DE SUPERFÍCIE CORPORAL MG /M2 . ÁREA DE S
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CÁLCULOS DE DOSAGENS
No vídeo a seguir, explicaremos um pouco mais sobre os cálculos que envolvem as medidas corporais.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. TEMOS UM RECIPIENTE DE UM REMÉDIO XY ETIQUETADO: 125 MG/5 ML. DEVE SER ADMINISTRADO 60 MG.
QUANTOS ML SERÃO NECESSÁRIOS?
A) 2,4 mL
( ) ( )
B) 5 ml
C) 24 mL
D) 125 mL
E) 240 mL
2. UM PACIENTE RECEBE 1000 ML/DIA DE SORO GLICOSADO A 5%. QUANTOS MG DE GLICOSE ELE RECEBE POR
DIA?
A) 50 mg
B) 50.000 mg
C) 500 mg
D) 5 mg
E) 55,5 mg
GABARITO
1. Temos um recipiente de um remédio XY etiquetado: 125 mg/5 mL. Deve ser administrado 60 mg. Quantos mL serão necessários?
A alternativa "A " está correta.
 
Temos a proporcionalidade conhecida: 125 mg em 5 mL.
Temos a proporcionalidade buscada: 60 mg em X mL.
X =(60 mg.5 mL)/125 = 2,4 mL
2. Um paciente recebe 1000 mL/dia de soro glicosado a 5%. Quantos mg de glicose ele recebe por dia?
A alternativa "B " está correta.
 
A concentração de soro glicosado a 5% indica que em 100mL de concentração existe 5 g de glicose (proporcionalidade conhecida), então em 1000 mL
existe:
X = (1000 mL.5 g)/100 mL = 50 g
Sabendo que a cada 1 g temos 1000 mg, podemos converter esta unidade para miligramas:
50 x 1000 = 50.000 mg
CONCLUSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Como vimos, a maior parte da água é encontrada nas células que desempenham funções vitais no corpo. A água tem a função de transportar
nutrientes para as células, auxiliando na digestão dos alimentos ou estabilizando nossa temperatura. Portanto, ter o hábito de beber água
regularmente é sinônimo de saúde.
Entendemos que a água desempenha várias funções no corpo: é usada para construir células e fluidos corporais; atua como meio de reação, como
solvente e como reagente. Além disso, é responsável pelo transporte de nutrientes e ajuda a eliminar os resíduos do corpo através da urina.
AVALIAÇÃO DO TEMA:
REFERÊNCIAS
BRENES, R.; ROJAS, L. El agua: sus propiedades y su importancia biológica. Granadilla: Acta Académica. 2005.
CAMPBELL, Mary K.; FARRELL, Shawn. Bioquímica. 2. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2015.
DAU, Ana Paula A. (organizadora). Bioquímica Humana. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2015.
GALANTE, Fernanda; ARAÚJO, Marcus Vinicíus Ferreira de. Princípios da Bioquímica para universitários, técnicos e profissionais da área de
saúde. São Paulo: Rideel, 2018.
MARTÍNEZ R, RODRÍGUEZ J, SÁNCHEZ L. Química, un proyecto de la American Chemical Society. Barcelona: Reverte, 2007.
MORAN, Laurence A. Bioquímica. 5. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2013.
NELSON, David L.; COX, Michael M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2019.
SACKHEIM, George I.; Lehman, Dennis D. Química e Bioquímica para Ciências Biomédicas. 8. ed. Barueri: Manole, 2001.
SANCHO J. Agua es vida. Rev Real Academia de las Ciencias 2007; 62:65-74. Consultado em meio eletrônico em: 10 dez. 2020.
EXPLORE+
Busque o artigo Água – Uma Visão Integrada, de Hélio A. Duarte, e aprenda mais sobre as propriedades químicas e físicas da água.
CONTEUDISTA
Luciana Barreiros de Lima
 CURRÍCULO LATTES
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