A Água e a Vida

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CAPÍTULO As bases químicas 2 da vida QUE VOCÊ VAI ESTUDAR importância da e dos sais minerais para os seres A estrutura e as funções dos diferentes tipos de moléculas presentes nos seres A água, formada pelos elementos hidrogênio (H) e oxigênio é um componente não vivo do ambiente e também faz parte da constituição dos organismos vivos, como as plantas. Cachoeira no Rio Cumbuca, Parque Nacional da Chapada Diamantina (BA), 2014. Ao observar os seres vivos, verificamos que eles são bem diferentes uns dos outros. Entretanto, todos os seres vivos são formados pelos mesmos componentes químicos básicos. Assim, os elementos químicos constituintes de um organismo microscópico uma ameba, por exemplo de uma pequena ave ou de uma árvore são, mesmos: carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), enxofre (S) e fósforo (P), Como se explica tamanha diversidade de seres vivos se poucos elementos químicos constituem a maior parte dos mais diferentes organismos? 22 Não escreva no livroÁgua Mais de 50% da massa corpórea dos seres vivos é constituida SAIBA MAIS água. Nos seres de 65% a 70% de sua massa, em de responde a Essa porcentagem varia de acordo com a idade cor- Condições extremas gão considerado. Em geral, a quantidade de maior células e Alguns quando sujei- embrionárias, e cérebro humano contém cerca de 75% de has en- tos à falta de água, passam por perío- quanto tecido apresenta menos de 20% dos de baixa atividade metabólica. Além de seu papel na composição dos seres vivos, a água também es- Existem crustáceos cujos ovos po- dem permanecer dessecados por tá presente no A maior parte da da Terra é cober- muitos anos, voltando à atividade ta de água, distribuida por geleiras, rios e lagos, onde vivem quando colocados em contato com diversos organismos. Mesmo a atmosfera terrestre abriga grande quan- água. Há anfíbios que conseguem tidade de água, tanto na forma gasosa quanto condensada em passar inverno quase congelados, voltando à atividade na primavera. A molécula de água Outros casos são de organis- mos que vivem em desertos am- Uma molécula de água é composta de três átomos: dois de hidroge- bientes com pouquíssima água e nio (representados por H) e um de oxigênio (representado por O). Por inóspitos para diversos seres vivos. isso, sua fórmula Muitos animais vivem e se reprodu- Embora ela seja, no conjunto, eletri- zem nos desertos devido a carac- A terísticas anatômicas, fisiológicas camente neutra, suas regiões têm carga 8 elétrica diferenciada. Por essa razão, a Reinaldo e comportamentais que lhes possi- bilitam explorar esse ambiente. Es- molécula de água é polar. Essa polari- pécies de sapos se enterram por vá- dade decorre de uma disposição desi- rios meses formando um "casulo" gual dos elétrons na molécula, que H H ao redor do corpo que deixa apenas cria diferença de cargas elétricas. Há re- suas narinas livres. Nesse estado de giões positivas, próximas aos átomos de quase completa inatividade, não ne- Esquema de uma molécula de água. cessitam comer e utilizam apenas hidrogênio, e outras negativas, próxi- Os símbolos e representam mas ao átomo de oxigênio (imagem A). as regiões positiva e negativa, a água disponível no próprio cor- respectivamente. Cores-fantasia. po. Várias espécies de lagartos, ser- Por causa dessa polaridade, as molécu- pentes e jabutis também vivem em las de água ficam dispostas de maneira relativamente ordenada umas desertos abrigando-se do calor nas em relação às outras: um hidrogênio de uma molécula tende a se apro- horas mais quentes do dia e adqui- ximar do oxigênio de outra devido à atração elétrica das cargas opostas, rindo, por meio da a água de que necessitam. Com a pe- formando uma ligação de hidrogênio. Cada molécula de água pode formar até quatro ligações de hidrogê- le quase impermeável, não perdem a pouca água que conseguem. nio. As ligações de hidrogênio podem ser formadas com outra molécula esses exemplos são de água (imagem B), com certas substâncias polares e com ions (átomo extremos. Na maior parte do ou grupo de átomos eletricamente carregados, isto é, com quantidade de e para a maioria dos seres vivos, a cargas positivas diferente da quantidade de cargas negativas). falta da água significa a proximida- A presença de numerosas ligações de hidrogênio mantém as molé- de da morte. Uma perda de 15% de culas de água unidas umas às outras, fenômeno chamado coesão. A água já suficiente para deixar uma coesão entre as moléculas de água está relacionada a várias proprieda- pessoa em estado grave de saúde. des dessa substância. sem de ligações de hidrogênio Esquema de ligações de hidrogênio entre moléculas de Fonte de das ilustrações desta ed Paulo 23 Não escreva no livro.Propriedades da água A importância da água para os seres vivos está relacionada às suas propriedades e Para facilitar estudo, as propriedades da água foram divididas em três propriedades ligadas à tempe- ratura, propriedades de superficie e propriedades como Propriedades ligadas à temperatura Alto calor específico. calor específico é uma propriedade relacio- nada à quantidade de energia necessária para que uma determinada substância mude sua temperatura. As moléculas de água podem ab- sorver grande quantidade de energia térmica sem que sua temperatu- ra se eleve muito. Isso acontece porque parte da energia é empregada para romper as ligações de hidrogênio. alto calor específico da água Representação proporção de ajuda a fazer com que, mesmo em condições de variação de tempe- ratura ambiental, não ocorram variações bruscas na temperatura cor- A pórea dos organismos. Alto calor de vaporização. calor de vaporização está relacionado à água no estado quantidade de energia que deve ser fornecida a uma substância para sólido convertê-la do estado líquido ao gasoso. Para evaporar, a água preci- sa absorver energia térmica para que se rompam as ligações de hidro- gênio. Quando evapora na superfície de um ser vivo, a água dissipa energia do organismo, atuando como um regulador térmico. Assim, utilizando um pequeno volume de água, essa propriedade impede que corpo fique superaquecido dai a importância da transpiração para os seres humanos e outros seres vivos. Alteração de densidade. A densidade é a razão entre a massa de uma substância e volume ocupado por ela. A maioria das substâncias sofre um aumento de densidade quando a temperatura diminui. En- tretanto, a água se comporta de modo diferente. Existe uma faixa de temperatura, entre 4 e 0 °C, na qual ela se expande em vez de se no contrair. Ou seja, há aumento de volume e consequente diminuição estado da densidade. É por esse motivo que garrafas cheias de água podem líquido estourar no congelador. É também por esse motivo que gelo flutua: devido ao aumento de volume, a água no estado sólido é menos den- sa do que no estado líquido (imagem A). oxigênio hidrogênio Propriedades de superfície ligações de hidrogênio Tensão superficial. As moléculas de água que ficam na superfície, ou se- Esquema do arranjo das moléculas de água no ja, em contato com ar, tendem a se afastar umas das outras em relação estado líquido e no estado sólido. No estado as moléculas se agrupam àquelas abaixo da superfície. Dessa maneira, a líquida com- em um arranjo que ocupa mais espaço que porta-se como se fosse dotada de uma película, efeito criado pelas liga- no estado líquido. Por isso, 0 gelo ocupa mais ções de hidrogênio. Essa é a chamada tensão superficial (imagens B e C). espaço que a mesma quantidade de água no estado líquido. Cores-fantasia. Capítulo As bases da vida comprimento: cerca de cm C Next ATIVIDADES 1. Você certamente já ouviu a ex- pressão "isso é apenas a ponta do iceberg". Iceberg é um grande bloco de gelo que flutua à deri- va nas águas dos oceanos. Como A tensão superficial da água permite, por exemplo, que pequenos insetos, como este pode ser explicada a capacidade percevejo, andem sobre ela sem afundar (B) e que uma gota que caia nela provoque de flutuação do iceberg? uma depressão temporária em sua superfície (C). 24 Não escreva noCurvatura e capilaridade. No interior de tubos estreitos, observa-se que a água sobe espontaneamente até certa altura. Em contato com vi- A dro e plásticos em geral, a curvatura das bordas da água se dá para cima, formando uma superfície côncava (imagem Essa elevação ocorre por causa da tensão superficial, da coesão entre as moléculas de água e das interações entre a água, ar e vidro (ou plástico). Essa coesão é cha- Bergman/Corbis/Latinstock mada de capilaridade. Quanto menor for diâmetro do tubo, propor- cionalmente maior será a altura que a e essa curvatura atingirão. Propriedades como solvente A água é capaz de dissolver inúmeras substâncias, razão pela qual é chamada de solvente universal. A dissolução acontece porque as mo- léculas de água estabelecem interações com as moléculas do soluto, en- Nessa imagem de um tubo com água, é possível volvendo-as e separando-as das demais (imagem B). notar que a superfície da água forma uma curva. As moléculas de água interagem com substâncias polares, como sais, ácidos e bases. Já substâncias de baixa polaridade ou apolares, como óleos, ceras e gorduras, são pouco solúveis em água (imagem C). Assim, os solutos podem ser divididos em dois grupos: fon NaCl Reinaldo Hidrofílicos (do grego hydro, "água", e philos, "afinidade"): substân- cias polares, que se dissolvem em água. Na* Hidrofóbicos (do grego hydro, "água", e phóbos, "medo"): substâncias apolares, que não se dissolvem em água. Gases respiratórios, açúcares e muitas outras substâncias presentes nos seres vivos são solúveis em água. Por isso, são transportadas no interior dos moléculas de água (H,O) organismos na forma de soluções aquosas. Por ser um solvente muito efi- caz, a água também é meio no qual ocorre a maioria das reações químicas. fon Na+ Dotta moléculas de água fons dissolvidos Representação sem proporção de tamanho Por ser apolar, Exemplo de uma substância polar: sal de óleo não forma cozinha. Composto de sódio e cloro, sal (cloreto de sódio ou NaCl) se dissolve na água ligações de e suas ligações são rompidas. 0 sódio (Na) hidrogênio com as fica com carga positiva, perdendo um elétron, moléculas de água e cloro (Cl) fica com carga negativa. Ambos e não é dissolvido são, então, rodeados por moléculas de água por ela. orientadas de acordo com as cargas elétricas. Nessas condições, dizemos que 0 NaCl se torna ionizado, decomposto em fons positivos e BIOLOGIA NO COTIDIANO negativos. Cores-fantasia. Qualidade de água e saúde pública ATIVIDADES A água é usada na produção e preparo de alimentos, higiene pessoal e em processos de saneamento básico, mas também pode ser vetor de 2. Ao se misturar um pouco de sal doenças, como cólera e verminoses. Estimativas da Organização Mun- de cozinha (NaCl) em um copo dial da Saúde (OMS) indicam a ocorrência de cerca de 25 milhões de com água, 0 sal "desaparece". 0 mortes por ano devido a doenças água no mundo. 0 mesmo ocorre com 0 açúcar. Por problema se deve à falta de acesso de parte da população à água potá- outro lado, se tentarmos fazer is- vel e à coleta e ao tratamento de esgoto. No Brasil, cerca de 82,5% da so com um pouco de azeite, con- população tem acesso à água tratada e 48,6% tem acesso à rede de es- tinuamos a ver, claramente, gotí- goto, mas apenas 39% do esgoto coletado é tratado. culas de azeite na água. Ou seja, 1. Consulte dados fornecidos por instituições públicas e responda: azeite não "desaparece". Como há tratamento de esgoto na sua cidade? Que porcentagem do es- se explicam esses diferentes com- goto coletado é tratada? portamentos das substâncias? 25 Não escreva no livro.