Aula biofísia da água Atualizada

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

EMAIL: AlineBiofísicaIBGM@gmail.com
A água cobre ¾ da superfície do planeta.
A vida na terra começou nos oceanos e as condições daquele ambiente determinaram as características químicas mais importantes dos seres vivos.
A vida como a conhecemos existe graças as propriedades singulares da água.
 É o solvente fundamental dos sistemas biológicos e a molécula mais abundante
Cerca de 50-70 % do nosso corpo é composto por água
Crianças – pouca gordura corporal  chegam a 70% água
O total de conteúdo de água cai durante a vida
Adulto homem – cerca de 60%
Adulto mulher – cerca de 50%
Idade avançada  chega a apenas 45% do corpo em água
Taxa varia de acordo com a quantidade de gordura
 ~ 2/3 encontrada no microambiente intracelular
 ~ 1/3 encontrada no meio extracelular, sobretudo no plasma sanguíneo.
A água se movimenta por todo o corpo através das veias e artérias carregando íons e nutrientes para todas as células.
ÁGUA NOS LÍQUIDOS ORGÂNICOS
BILE			97,5% 
LINFA			96% 
SANGUE TOTAL		80% 
SALIVA			80% 
S. PANCREÁTIC		75%
H. AQUOSO		60% 
S. GÁSTRICO		30%
	
“O ângulo de ligação do oxigênio às moléculas de hidrogênio é de 104, 5 o o que torna a molécula de água ASSIMÉTRICA” 
Dois átomos de hidrogênio covalentemente ligados a um átomo de oxigênio.
Ligação covalente polar: 
Compartilhamento desigual de elétrons
	Pelo fato do hidrogênio ser menos ELETRONEGATIVO que o oxigênio, os elétrons compartilhados são “puxados” em direção ao átomo de oxigênio.
NUVEM DE ELÉTRONS NA DIREÇÃO DO OXIGÊNIO(MAIS ELETRONEGATIVO)
A maior atração dos elétrons compartilhados pelo átomo de oxigênio, devido a sua maior eletronegatividade, gera uma distribuição desigual de cargas elétricas entre os átomos, tornando a molécula de água parcialmente carregada.
Atração eletrostática entre as cargas positivas parciais do hidrogênio de uma molécula de água com as cargas negativas parciais do oxigênio de outra molécula de água.
Grande coesão das moléculas de água
+
+
2 -
2 -
+
+
 São ligações fracas, não covalentes.
Energia de Ligação = 29 KJ/mol 
Obs: Ligação Covalente tem EL = 464 KJ/mol.
 O  Forma pontes com até 2 H
 H  Forma pontes com 1 O
H2O sólido  Pontes de hidrogênio fixas, 
formando uma rede regular. 
H2O líquido  Pontes de Hidrogênio em 
constante associação e dissociação. 
Tempo de vida da ligação é ~ 1 x 10 –9 segundos.
H2O vapor  Praticamente não há formação de Pontes.
Água  Solvente universal
	A natureza polar e a capacidade de formar pontes de hidrogênio são a base para suas propriedades singulares como SOLVENTE
Capaz de dissolver substâncias:
 Iônicas
 Polares 
 Anfipáticas
Podem formar-se entre um hidrogênio de um molécula qualquer que apresente dipolo e um átomo mais eletronegativo (normalmente O e N) de uma outra molécula ou da mesmo molécula, sendo assim solúvel em água.
Átomos de carbono não participam de pontes de H, porque a eletronegatividade do C (EN=2,5) é muito próxima da do H (EN =2,1). 
Alguns gases polares, como a amônia, também são solúveis em água por apresentarem dipolos em suas moléculas.
Entre o grupo hidroxila de um álcool e o oxigênio da água
Entre o grupo carboxila de uma cetona e o hidrogênio da água
Entre aminoácidos de cadeias polipeptídicas
Entre bases nitrogenadas complementares no DNA
Fosfolipídeo – molécula anfipática mas não solúvel em água.
 - Não são solúveis em água
- Compostos hidrofóbicos (benzeno, clorofórmio hexano) 
- Gases O2, N2 e CO2
- Insolubilidade do O2 e CO2 em água é compensada pelo organismo pela presença de hemoglobina e mioglobina, responsáveis pelo transporte destes gases.
	É a razão entre a massa (g) de um corpo ou substância e o seu volume (cm3).
Densidade = g/cm3, sendo 1 cm3 = 1 mL
induzem a expansão do seu volume e consequentemente a diminuição da sua densidade.
d H20 sólida < d H20 líquida <<<<< d H20 gás
Ao congelar a água assume um 
novo arranjo fixo, hexagonal 
Qual a importância da menor densidade do gelo em relação a água para a manutenção da vida nos lagos e oceanos?
Gelo flutuar  Águas dos oceanos e lagos não congelarem completamente
Água menos densa na superfície  isolante térmico
Calor específico do gelo menor que o da água   (2,03 J/g . ºC) água (4,18 J/g . ºC)
Depois do frio a água derrete rapidamente  não aconteceria se a água fosse
 para o fundo 
	É a medida da resistência de um fluido ao escoamento ou deformação. Esta propriedade tem como origem as forças existentes entre as moléculas do fluido.
Água  Muitas pontes de hidrogênio fazendo e desfazendo = baixa viscosidade
Todos os líquidos tornam-se mais viscosos com a diminuição da temperatura 
COESÃO
Coesão é a capacidade que uma substância tem de permanecer unida, resistindo à separação. Podemos observar essa coesão em uma gota de água sobre uma superfície, formando uma espécie de película resistente, pois as moléculas estão fortemente aderidas umas às outras.  As moléculas de água estão unidas através das pontes de hidrogênio. Essa união entre as moléculas é chamada de coesão.
ADESÃO
Adesão
Além das forças de coesão, a água também pode se aderir à outras moléculas. Isso pode ocorrer graças à sua polaridade. A água tende a atrair e ser atraída por outras moléculas polares. Essa atração entre as moléculas de água e outras moléculas polares é chamada de adesão.
As moléculas de água não se ligam com moléculas apolares, ou seja, não há adesão. Por isso ela não se distribui igualmente sobre uma superfície encerada, e forma gotículas separadas sobre elas, pois a cera é apolar.
ADESÃO x COESÃO
Adesão  água + outras substâncias
Coesão  água + água
	É a força mínima, ou trabalho, que necessita ser aplicada para a penetração de um corpo ou substância em uma superfície líquida.
 = força/área (N/m)
	Resulta das forças de atração existentes entre as moléculas do interior do líquido.
	Estas forças ocorrem em todas as direções nas moléculas internas da substância.
	Nas moléculas de superfície, as forças apontam apenas para o interior do líquido, gerando uma energia potencial de superfície, conhecida por tensão superficial.
	As forças de atração entre as moléculas e um líquido são chamadas de forças coesivas. O grande número de pontes de hidrogênio presentes na água confere a ela uma grande coesão interna, resultando em ALTA tensão superficial, quando comparada a de muitos outros líquidos.
A capilaridade é um fenômeno físico resultante das interações entre as forças de adesão e coesão da molécula de água. 
É graças a capilaridade que a água desliza através das paredes de tubos ou deslizar por entre poros de alguns materiais, como o algodão, por exemplo.
Quando se coloca um tubo de fino calibre em contato com água, o líquido tende a subir pelas paredes desse tubo, graças às forças de adesão e coesão. 
Adesão  a afinidade entre o líquido e a superfície do tubo, pois há a formação de pontes de hidrogênio entre os dois. 
Coesão  Graças à coesão das moléculas de água, também proporcionada pelas pontes de hidrogênio, elas mantêm-se unidas, e umas acabam arrastando as outras pela coluna, elevando o nível de água.
	
É a quantidade de calor que cada grama de uma substância necessita para elevar sua temperatura em 1 C. 
	Quanto menor o calor específico de uma substância, mais facilmente ela pode sofrer variações em sua temperatura.
Substância         Calor específico (Kcal/gºC)
água                     		1,00
álcool                     		0,58
alumínio                   		0,219
chumbo                    		0,031
cobre                       		0,093
ferro                         		0,110
mercúrio                    		0,033
prata                         		0,056
vidro                        		0,20
Calor de vaporização da água  Muito alto
	Quantidade de calor necessária para
a substância passar de líquido a vapor.
Vantagens:
Para desidratar um sistema biológico necessita-se de muita energia
Uso da água para controlar a temperatura corporal sudorese
 Calor específico da água  Muito alto
 Calor de vaporização da água  Muito alto
 Calor de fusão da água  Alto
Moderador térmico:
 sistemas biológicos protegidos
“A vida como a conhecemos existe graças as propriedades especiais da água.” 
Por exemplo: 
Densidade do gelo < d H20 líquida
Baixa viscosidade 
Alta tensão superficial
Alto calor específico 
Alto calor latente de fusão
(Alto ponto de fusão)
Alto calor de vaporização 
(Alto ponto de ebulição)
Estas propriedades incomuns resultam:
em grande parte das muitas pontes de hidrogênio formadas devido a presença de cargas parciais (2 dipolos) e favorecidas pela assimetria da molécula (ângulo H-O-H de 104,5 ).