trabalho de quimica agua

Prévia do material em texto

Água
Molécula mais abundante nos sistemas vivos (70%)Origem da vida e grande parte de sua evoluçãoPropriedades físico-químicas estão relacionadas com aestrutura e a função das estruturas celulares: Forças de atração (pontes de hidrogênio) Leve tendência à auto ionização
 Interações fracas em sistema aquoso
• Interações iônicas (eletrostáticas)
• Interações de Van der Waals
• Interações hidrofóbicas
 – Tendência das moléculas hidrofóbicas a se agruparem quando num ambiente aquoso
• Pontes de hidrogênio:
 – Força coesiva que mantém a água no estado líquido nas CNTPs
 – Organização da água (gelo) – Soluto para moléculas polares
 – azeótropos
 As pontes de hidrogênio conferem à água propriedades incomuns
• Altos ponto de fusão, ebulição e calor de evaporação
 * A energia requerida para converter 1.0 g da substância do estado líquido para oestado gasosos à pressão atmosférica sem aumentar a temperatura. É umamedida direta da energia necessária para superar as forças de atração entre asmoléculas na fase líquida.
 Estrutura da molécula de água
 üO oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio atraindo a nuvem eletrônicamais para si, essa distribuição desigual faz com que a água se comporte como umdipolo
üOxigênio: parcialmente negativo (δ-)
üHidrogênio: parcialmente positivo (δ+)
 Estrutura da molécula de água: ponte de hidrogênio 
üA forma da molécula de água é determinada pela geometria dos orbitais externos do átomode oxigênio que (ocupa uma posição central) similar a um carbono sp3
üOs orbitais não ligados comprimem as ligações O—H fechando ligeiramente o ângulo formadoentre elas 109,5o g 104,5o
Pontes de hidrogênio na estrutura do gelo 
üNo gelo, cada molécula faz quatro pontes de hidrogênio 
üNo estado liquido cada molécula está ligada, em média, a 3,4 outras moléculas de água , ou seja, a água líquida tem um alto grau de organização cuja estrutura se assemelha muito a do gelo. 
üNa fusão do gelo são quebradas somente o mínimo de pontes de hidrogênio para que a água se torne líquida 
H2O(solida) g H2O(liquida) ∆H 5.9 kJ/mol 
H2O(liquida) g H2O(gasosa) ∆H 44.0 kJ/mol 
üJá na passagem para o estado gasoso a (quase) totalidade das pontes de hidrogênio são quebradas . 
üazeótropos
 A água forma pontes de hidrogênio com solutos polares
 
üO aceptor de hidrogênio é, geralmente, um oxigênio ou nitrogênio 
üO hidrogênio doador está sempre ligado a um Molécula Ponto de átomo eletronegativo (O, N, S)
üA ligação C—H não é suficientemente polar para Butanol 117 formar pontes de hidrogênio 
 üAlcoóis, aldeídos, cetonas e compostos que contenham o grupamento N—H e tendem a ser solúveis
 Pontes de hidrogênio comuns em sistemas biológicos
A ponte de hidrogênio tem um caráter direcional
 
üA força de atração entre as cargas elétricas parciais é maior quando os orbitais que a formam estão alinhados 
üQuanto menos alinhados os orbitais estiverem mais fraca será a interação 
üAs pontes de hidrogênio são ligações direcionais
Alguns exemplos de moléculas polares, apolares e anfipáticas (pH: 7,0)
 A água interage eletrostáticamente com solutos carregados ex.: a dissolução do NaCl Na+ hidratado Cristal de NaCl
üFormação de uma camada de solvatação 
 üεH20: 78,5 
üεbenzeno: 4,6 
üConstante dielétrica: capacidade de separar cargas
 üO oxigênio da água (δ-) interage com Na+ 
üO hidrogênio da água (δ-) interage com o Cl-
 Gases apolares são pouco solúveis em água
 üCapacidade de reagir com a água aumenta em muito a solubilidade
üSistemas biológicos utilizam proteínas transportadoras para aumentar a solubilidade dosgases. Ex.: hemoglobina-O2
 Um ácido graxo no meio aquoso
 As moléculas de água em contato com a cauda apolar de (hidrocarboneto) ficam com suacapacidade de formar pontes de H sub-otimizada.
Isso leva a um aumento da quantidade de pontes de H água—água na região circundantea cauda apolar
Ou seja, nessa região a água se torna mais organizada, mais parecida com o gelo.
 Comportamento de lipídios em meio aquoso
 
üRegiões apolares se agregam enquanto regiões polares interagem com a água do meio
üAgrupando-se em monocamadas e/ou em micelas as moléculas de ácido graxo minimizam aexposição de sua cauda apolar à água. A otimização nas pontes de hidrogênio água-águaestabiliza os agregados lipídicos formados.
üNa estrutura da micela apenas as cabeças polares ficam expostas á águam, todas as caudasapolares se escondem no cerne de sua estrutura (interações hidrofóbicas)
 Quatro tipos de interações não covalentes(“fracas”) entre biomoléculas em meio aquoso 
 Ligações fortes e fracas
Algumas pontes de hidrogênio biologicamente importantes 
 Os solutos alteram as propriedades coligativas da água 
• Pressão de vapor
• Ponto de ebulição
• Ponto de fusão
• Pressão osmótica
• Tensão superficial
• 1molalà 1mol de soluto/ Kg de água (Abaixa o ponto de fusão em 1,9oC e Na água pura todas as Nessa solução a concentração aumenta o ponto de moléculas na superfície efetiva de água é reduzida. O ebulição em 0,5oC)
 Osmose e Pressão osmótica 
 üPara o NaCl, que se dissocia totalmente, c=2 
üPara solutos que não se dissociam, c=1 
üA osmolaridade depende mais do número de osmótica entre os lados da membrana partículas do que de seus tamanhos (um polissacarídeo de 500 moléculas de glicose tem o mesmo praticamente efeito osmótico que uma única molécula de glicose)
 Efeito da osmolaridade do meio no movimento da água através da membrana de uma célula
üA membrana celular é mais permeável a água do que aos seus solutos 
üPlantas usam pressão osmótica para conseguir rigidez mecânica Meio hipertônico – Meio hipotônico – a água sai, a célula a água entra, a crena célula incha até arrebentar
 A resposta ao toque em plantas é um evento osmótico
 
 
üFluxos d K+ através da membrana plasmática de células especializadas
Resumo
 interações fracas em meio aquoso
ü A grande diferença de eletronegatividade entre H e O torna a água altamente apolar e capaz de formar pontes de hidrogênio consigo mesma e com solutos
ü A água é um bom solvente para moléculas polares (hidrofílicas) com as quais forma pontes de H e carregadas com as quais interage eletrostáticamente
ü Compostos apolares (hidrofóbicos) não formam pontes de H, dissolvem pouco na água.
ü Para minimizar sua exposição a água os lipídeos se agregam na forma de membranas e micelas onde as porções hidrofóbicas se escondem da água
ü Numerosas interações fracas não covalentes influenciam no enovelamento de macromoléculas como proteínas e ácidos nucléicos
ü Nas macromoléculas, a conformação mais estável é a que maximiza as pontes de H intamoleculares e com a água, e com as porções hidrofóbicas escondidas no interior de macromolécula
ü As propriedades físicas das soluções aquosas são muito influenciadas pelas concentrações dos solutos
ü A tendência da água de se mover através de uma membrana semipermeável no sentido de menor osmolaridade para o de maior é chamado osmose.