Propriedades fisicoquímicas da água

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Propriedades físicas e químicas da água 
 
A água possui ponto de fusão, ponto de ebulição e calor de vaporização maiores do 
que a maioria dos líquidos comuns: 
 
 
 
Comparando-se o valor do seu ponto de ebulição com moléculas de massa molar 
semelhante e com hidretos de elementos vizinhos ao oxigênio, também, observa-se 
uma grande diferença: 
 
 
 
 
 
Quando comparamos a água ao n-heptano, que é um composto com ponto de 
ebulição semelhante, verificamos diferenças acentuadas em diversas propriedades 
físicas: 
 
 
Comentando algumas propriedades 
 
Tensão superficial 
 
É uma propriedade dos líquidos e ocorre devido às forças de atração que as 
moléculas internas dos líquidos exercem junto às da superfície. 
 
 
 
As moléculas situadas no interior de um líquido são atraídas em todas as direções 
pelas moléculas vizinhas e, por isso, a resultante das forças que atuam em cada 
molécula é praticamente nula. As moléculas da superfície do líquido, entretanto, 
sofrem apenas atração lateral e inferior. Esta força para o lado e para baixo cria a 
tensão na superfície, que faz a mesma comportar-se como uma película elástica. 
 
 
Calor específico 
 
O calor específico é definido pela quantidade de calor necessária para elevar a 
temperatura de 1g de uma determinada substância, e a unidade utilizada é a caloria. 
O calor específico da água é bem elevado (1 cal/ºC), ou seja, a água é capaz de 
adquirir ou perder muito mais calor que outras substâncias, quando submetida a 
mesma temperatura. 
 
Viscosidade 
 
É uma medida da resistência ao fluxo. Em um líquido, as moléculas estão em média 
muito perto uma das outras e as forças de atração são efetivas. Assim, a viscosidade 
vem do atrito entre as camadas entre as camadas adjacentes, nas quais o líquido se 
divide ao escoar. 
 
 
Estas propriedades são consequências das intensas forças de atração entre suas 
moléculas. 
 
 
Figura. Modelos moleculares da água -natureza dipolar 
 
 
 
 
Cada um de seus dois átomos de hidrogênio compartilha um par de elétrons com o 
átomo de oxigênio. A geometria dos pares de elétrons compartilhados proporciona 
uma forma em “V” (angular) à molécula. Os dois pares de elétrons não compartilhados 
do átomo de oxigênio, proporcionam-lhe uma carga parcialmente negativa e 
localizada. E a forte tendência, do oxigênio, de “retirar” elétrons, fornece aos dois 
núcleos de hidrogênios cargas parcialmente positivas. 
 
Mesmo sendo uma molécula neutra, a distribuição das cargas parciais resulta num 
dipolo elétrico. 
 
As moléculas de água podem se atrair por forças eletrostáticas, as pontes de 
hidrogênio (ligações de hidrogênio). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura. Pontes de hidrogênio das moléculas de água no gelo. 
 
 
Devido ao arranjo quase que tetraédrico dos elétrons ao redor do átomo de oxigênio, 
cada molécula de água pode formar pontes de hidrogênio com até 4 outras moléculas 
de água. Na água líquida, a média de pontes é de 3,4 e no gelo 4. 
 
 
Comparadas com as ligações covalentes as ligações de hidrogênio são fracas. 
Estima-se em 4,5 kcal/mol a energia de ligação das pontes de hidrogênio na água 
líquida, enquanto o valor da energia de ligação para as ligações covalentes H-O é de 
110 kcal/mol. 
 
 
 
 
 
As pontes de hidrogênio não são exclusivas da água e são comuns nos sistemas 
biológicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura. Ligações de hidrogênio comuns nos sistemas biológicos. 
 
 
A distância entre dois átomos unidos por uma ligação de hidrogênio varia entre 0,26 e 
0,31 nm. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura. Algumas ligações de hidrogênio biologicamente importantes. 
 
 
 
 
As ligações de hidrogênio são mais fortes quando as moléculas envolvidas são 
orientadas para permitir a máxima interação eletrostática. 
 
Figura. Direcionalidade das ligações de hidrogênio. 
 
 
 
O caráter dipolar da água possibilita a dissolução da maioria dos sais, que são 
praticamente insolúveis em solventes orgânicos. Embora o arranjo cristalino de um sal 
seja mantido por forças eletrostáticas muito fortes entre os seus íons, quando estes 
são dissolvidos o dipolo da água é suficientemente forte para dissociar estes íons. 
 
 
 
 
 
Figura. Dissociação dos íons de um cristal de NaCl pelas moléculas de água. 
 
 
Substâncias orgânicas neutras com grupos funcionais polares, como os açúcares, os 
álcoois, os aldeídos, as cetonas e compostos anfipáticos (que possuem grupos 
hidrofóbicos e hidrofílicos) também podem ser dissolvidas em água. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura. Compostos anfipáticos em solução aquosa. 
 
 
 
Uma substância anfipática como o ácido oléico que possui uma cadeia longa 
hidrocarbonada (hidrofóbica), pode ser dissolvida na forma de um sal orgãnico, sabão, 
formando agregados chamados micelas. 
 
 
 
 
 
 
Figura. Formação de uma micela. 
 
 
 
 
 
 
As propriedades coligativas da água podem ser alteradas pelos solutos: 
 
1- ponto de congelamento; 
2- ponto de ebulição; 
3- pressão osmótica; 
4- pressão de vapor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura. Osmose e pressão osmótica. 
 
 
Osmose – É o movimento da água através de uma membrana 
semipermeável do meio menos concentrado para o meio mais concentrado, 
por diferenças da pressão osmótica. Se quisermos interromper a osmose, 
basta exercer sobre o sistema uma pressão no sentido inverso ao da 
osmose. A essa pressão, capaz de impedir o fenômeno da osmose, damos o 
nome de pressão osmótica.