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* ÁGUA * Raio de van der Waals do O = 1.4 Å Envoltório de van der Waals O—H covalente; distância de ligação = 0.958 Å Raio de van der Waals do H = 1.2 Å Estrutura Abaixo está representado o envoltório de van der Waals (onde os componentes de atração das forças de van der Waals contrabalançam os componentes de repulsão) * * As moléculas da água podem associar-se através de pontes de hidrogênio _1077089913.doc * A molécula é altamente polar, podendo induzir polaridade nas moléculas vizinhas. Cada molécula de água tende a atrair 4 moléculas próximas, formando um agregado de massa 5 vezes maior . As moléculas de água ficam unidas entre si por fracas forças eletrostáticas, as ligações de hidrogênio, cujo valor energético é de apenas 4,5 kcal, comparado com 110 kcal para as ligações covalentes. * As propriedades físicas da água são resultantes das pontes de hidrogênio intermoleculares * * Na água líquida a molécula de H2O reorienta-se uma vez a cada 10-12 segundo A água líquida consiste numa rede rapidamente flutuante de moléculas de H2O unidas por pontes de hidrogênio, a qual, em distâncias curtas, assemelha-se ao gelo * * * * A água é muitas vezes chamada de solvente universal Poucos solventes dissolvem tantas substâncias, o que não significa que a água seja capaz de dissolver toda e qualquer substância A água dissolve melhor substâncias polares, também chamadas hidrofílicas Substâncias apolares, não solúveis em água, são chamadas de hidrofóbicas Há substâncias com parte apolar e outra polar: são chamadas de anfipáticas: sua solubilidade em água depende de vários fatores * O cristal de NaCl desfaz-se à medida que as moléculas de água se amontoam ao redor dos íons cloreto e sódio As cargas iônicas são parcialmente neutralizadas e as atrações eletrostáticas entre os íons de cargas opostas são enfraquecidas * * Solventes com altas constantes dielétricas podem solvatar (“envolver”; no caso da água “hidratar”) as moléculas do soluto, conforme ilustrado pelo esquema abaixo: A dissolução de substâncias polares sem carga elétrica segue um esquema semelhante; neste caso a água enfraquece as interações não-iônicas entre as moléculas do soluto (pontes de hidrogênio, por exemplo) * O sólido iônico, ao se dissolver em água, se quebra em pequenas unidades: cátions (íons de carga positiva) e ânios (íons de carga negativa). A equação química é a forma com que o processo é representado; no exemplo, a dissolução do cloreto de sódio (sal de cozinha) em água. NA HIDRATAÇÃO NaCl (s) Na+ (aq) e Cl- (aq). O número de moléculas de água imediatamente próximas depende do tamanho e carga do cátion. * Constantes dielétricas de alguns solventes Formamida ( 110 Água ( 78,5 Dimetilsulfóxido ( 48,9 Metanol ( 32,6 * A solubilidade dos gases em água é um bom exemplo do papel da polaridade Gás Estrutura Polaridade Solubilidade em água (g/L) Tempera-tura (oC) Nitrogênio Não-polar 0,018 40 Oxigênio Não-polar 0,035 50 Dióxido de Carbono Não-polar 0,97 45 Amônia Polar 900 10 Sulfeto de Hidrogênio Polar 1.860 40 * A água tende a hidratar a porção polar; ao mesmo tempo tende a excluir a porção apolar (hidrofóbica) A porção apolar força as moléculas de água circundantes a assumir um estado altamente ordenado De um modo geral, no entanto, as estruturas lipídicas tendem a agrupar-se, reduzindo a superfície em contato com a água As porções apolares são estabilizadas por interações hidrofóbicas que resultam da tendência de excluir a água As micelas são um bom exemplo de estruturas que expõem à água apenas os grupos hidrofílicos (polares) e escondem completamente os grupos apolares * O conteúdo de água é obtido pela determinação da água total contida no alimento. Entretanto, esse valor não nos fornece indicações de como está distribuída a água nesse alimento, como também não permite saber se toda a água está ligada do mesmo modo ao alimento. * Diferem significativamente em sua estabilidade ou vida útil. O conteúdo de água por si mesmo não é um indicador real da estabilidade * A água fracamente ligada ao substrato, e que funciona como solvente, permitindo o crescimento dos microorganismos e reações químicas e que é eliminada com relativa facilidade. A água está fortemente ligada ao substrato, mais difícil de ser eliminada e que não é utilizada como solvente e não permite o desenvolvimento de microorganismos e retarda as reações químicas. * * Categoria de águas e suas propriedades * aw - Indica a intensidade das forças que unem a água com outros componentes não-aquosos e, conseqüentemente, a água disponível para o crescimento de microorganismos e para que se possam realizar diferentes reações químicas e bioquímicas. * Diferenças na intensidade com que a água se associa com os constituintes não aquosos. A água envolvida em associações mais fortes é menos suscetível ou propensa para as atividades de degradação (crescimento de microorganismos e reações químicas de hidrólise). * O termo atividade da água (aw) foi implantado para se ter o valor da intensidade com que a água se associa a diferentes componentes não aquosos. Quando se adiciona um soluto à água pura, as moléculas de água orientam-se na superfície do soluto e inter-relacionam-se com ele. Como conseqüência, diminui o ponto de congelamento, aumenta o ponto de ebulição e reduz a pressão de vapor, segundo a lei de Raoult, que diz: “a diminuição relativa da pressão de vapor de um líquido ao dissolver-se em um soluto é igual “a fração molar do solvente”. * Um líquido puro em contato com ar, perde (evapora) parte de suas moléculas = Fugacidade. Em ambiente fechado o que ocorre = condensação = pressão de vapor. Ao adicionar um soluto ao líquido a evaporação para a fase gasosa diminui = diminui a pressão de vapor. * * A atividade da água define-se como a relação existente entre a pressão de vapor de uma solução ou de um alimento (P) com relação à pressão de vapor da água pura (Po) à mesma temperatura. * Expressão matemática da Lei de Raoult: * * * * * * * Atividade de água de alguns alimentos e suscetibilidade à deterioração * * * * * A medida que aumenta a temperatura o mesmo ocorre com aw, porque cresce a pressão de vapor. * As isotermas de sorção de água são gráficos que relacionam a quantidade de água de um alimento com sua atividade de água, o que é o mesmo, em função da umidade relativa da atmosfera que circunda o alimento, uma vez alcançado o equilíbrio e a uma temperatura constante. A maioria das isotermas de sorção de água dos alimentos apresenta forma sigmóide, com pequenas variações conforme a estrutura física, a composição química, a temperatura e a capacidade de retenção de água do alimento. Há alimentos que apresentam uma zona mais plana na primeira parte da curva: essas curvas, em forma de J, são típicas de alimentos com grande quantidade de açúcar e solutos e que apresentam pouca adsorção por capilaridade, como as frutas e os doces de frutas. * * * * Quando se coloca o alimento em ambiente com umidade relativa (UR) superior à umidade relativa de seu equilíbrio (URE), ele fixa o vapor de água, tendendo a alcançar o equilíbrio, isto é, absorve água (adsorção). Ao contrário, se o alimentoé colocado em um ambiente cuja UR é inferior URE correspondente ao conteúdo de água do produto, este cede água mediante o processo chamado dessorção. * Histerese das isotermas de sorção de água: a isoterma de adsorção para um determinado produto não é equivalente à isoterma de dessorção. Os alimentos com uma aw determinada, a uma temperatura constante, sempre apresentam maior conteúdo de água durante a dessorção do que na adsorção. * Equipamento para medir AW * Equipamento para medir AW
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