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- De que são compostos os seres vivos? - Qual é a composição do Universo? Matéria: objetos, corpos, alimentos; Energia: calor, luz, som, trabalho físico; Espaço: distâncias, áreas, volume dos objetos; Tempo: sucessão do dia e noite, espera dos acontecimentos, duração da vida. EXEMPLOS 2 3 Área: Espaço² Volume:Espaço³ Densidade: Massa/ Volume ou seja: Massa / Espaço³ Velocidade: Espaço/ Tempo Aceleração: Mudança de velocidade/ Tempo Força: Massa/ Aceleração Energia/ Trabalho: Força x Distância Potencia: Energia/ Tempo Pressão: Força/ Área Viscosidade: Força x Tempo/ Área... É o estudo da matéria, energia, espaço e tempo nos sistemas biológicos Os seres vivos fazem parte do Universo, são compostos de MATÉRIA, utilizam e produzem ENERGIA, ocupam ESPAÇO próprio e vivem na dimensão do TEMPO. 4 Tabela periódica 5 Tabela periódica 6 + Abundantes + Importantes - As moléculas biológicas são formadas por átomos da tabela periódica - O que é um Átomo? Átomo é a menor parte em que a matéria é dividida; o átomo possui partículas bem menores que são os prótons (partículas positivas), elétrons (partículas negativas) e nêutrons (partículas neutras). 7 AMINOÁCIDOS ÁCIDOS NUCLEICOS ribose ( RNA) e desoxiribose ( DNA) 8 CARBOIDRATOS LIPÍDIOS 9 A energia envolvida nas ligações químicas covalentes entre os átomos que formam as moléculas biológicas são relativamente elevadas, quando comparada, por exemplo, a energia térmica disponível a temperatura ambiente, levando por isso a estruturas moleculares relativamente estáveis. H2O - O oxigênio tem um grande poder de atrair a nuvem eletrônica tornando-se negativo e deixando os hidrogênios parcialmente positivos 10 FO R M A Ç Ã O 11 A Biofísica estuda os sistemas vivos do ponto de vista físico e físico-químico, incluindo a natureza molecular dos sistemas biológicos, os processos dinâmicos de transporte e transformação da matéria biológica, as transformações de energia, a sinalização e a comunicação celular; além da organização dos processos biológicos tanto no nível fisiológico de cada indivíduo, como nas relações entre os indivíduos, as espécies e o meio ambiente. 12 13 - A água é o solvente fundamental dos sistemas biológicos; - A água pode ser encontrada como água livre (na natureza) ou água coloidal ou presa (contida nos alimentos); - A água livre pode ser encontrável em três fases: sólida (gelo), líquida e gasosa(vapor); 14 - A molécula da água é assimétrica. - Forma pontes de hidrogênio. 15 16 TENSÃO SUPERFICIAL: representa a força que deve ser feita para a penetração de objetos em uma superfície líquida 17 - Atrações intermoleculares tendem a manter coesas as moléculas de um líquido - As moléculas da camada externa são atraídas para o centro, e constituem uma espécie de membrana que impede a penetração na massa líquida. Ocorrem entre todos os tipos de átomos e moléculas. Elas estão presentes em sólidos, líquidos e gases e a sua importância depende da comparação com as outras forças presentes no sistema molecular considerado. DISPERÇÃO (-) (-) R ATRAÇÃO (+) (-) R 18 19 TIPO Tamanho médio das partículas dispersas Menor que 1 nanômetro De 1 a 1000 nanômetros Acima de 1000 nanômetros SOLUÇÕES COLÓIDES SUSPENSÕES 20 - Homogêneas: é uma mistura onde no final do processo de união de substâncias, estas já não podem ser identificadas como no início, tais substâncias sofrem dissolução, ou seja, a mistura dessas substâncias somente produz uma fase. - Heterogêneas: apresenta duas ou mais fases, ou seja, é possível visualizar os elementos que as compõe. Esta mistura é caracterizada por componentes que estão misturados, porém não dissolvidos. 21 As MISTURAS de substâncias não nascem todas iguais. Por exemplo, quando dissolvemos açúcar no chá, o açúcar já não se separa espontaneamente do chá, nem mesmo usando filtros extremamente finos ou centrifugas extremamente potentes. As estas misturas chamamos SOLUÇÕES. 22 São misturas de duas ou mais substâncias de aspecto uniforme, sendo invisíveis a olho nu. Nas soluções, as partículas dos solutos não sedimentam; não podem ser separadas do solvente por filtração; não conseguem dispersar a luz; e nem mesmo com o auxílio de instrumentos ópticos como ultramicroscópios elas podem ser vistas. Existem soluções do tipo: - Soluções sólidas: ligas metálicas, como o bronze (mistura de cobre e estanho), o ouro 18 quilates (ouro e prata ou ouro e cobre), o latão (cobre e zinco), etc. - Soluções líquidas: açúcar na água, oxigênio dissolvido na água, água oxigenada, etc. - Soluções gasosas: o ar. 23 100 mL NaCl (Cloreto de Sódio) 57,6 g 0°C CS (coeficiente de solubilidade) 57,6g/100mL NaCl - SATURADA: apresenta a quantidade máxima de soluto que pode ser dissolvido em uma quantidade de solvente - INSATURADA: contêm uma quantidade de soluto dissolvido menor que a sua solubilidade. - SUPERSATURADA: contêm uma quantidade de soluto dissolvido maior que a sua solubilidade (precipitado), 24 O sumo de laranja recém espremido é também uma mistura aparentemente homogênea. Porém, se esperarmos um pouco, a polpa da laranja deposita-se no fundo do copo sob a ação da gravidade. A estas misturas chamamos SUSPENSÕES. 25 Existe ainda um terceiro tipo de misturas, onde as substâncias não se separam sob a ação da gravidade, mas onde é possível separá-las usando filtros extremamente finos ou centrifugas extremamente potentes. 26 O leite é uma dessas misturas. A este tipo de misturas chamamos COLÓIDES. A diferença está no tamanho das partículas suspensas. Esse tamanho das partículas é usado como critério na definição dos COLÓIDES. 27 As MISTURAS COLOIDAIS podem ser confundidas com soluções verdadeiras, por apresentarem um aspecto homogêneo, mas existem características que as distinguem. Por exemplo, ocorre a formação de depósitos sob ação de uma centrífuga e suas partículas podem ser retidas por filtros. As dispersões coloidais são classificadas de acordo com as fases dispersas e de dispersão, gerando cinco tipos básicos de coloides: 28 - SOL => Sólido disperso em líquido Sol líquido: gelatina dissolvida, pasta de dente e tinta; Sol sólido: vidro e plástico pigmentado; - GEL => Líquido disperso em sólido Gel líquido: gelatina, geleias, queijos, pasta de dente Gel sólido: rubi; - EMULSÃO => Líquido disperso em líquido Emulsão líquido: maionese, leite, manteiga e cremes; Emulsão sólida: margarina, opala e pérola; 29 - ESPUMAS => Gás disperso em meio sólido ou líquido Espumas líquidas: espuma de sabão e chantilly; Espumas sólidas: isopor, maria- mole; - AEROSSOL => Sólido ou líquido disperso em um gás Aerossol líquido: neblina e sprays; Aerossol sólido: fumaça e poeira. - BIOLÓGICA: os processos vitais estão associados ao estado coloidal. Exemplo: Sangue - INDUSTRIAL: fabrica de medicamentos, tintas, cremes, cosméticos, pedras preciosas, sílica-gel, filmes fotográficos, etc. - CULINÁRIA: preparação de geleias, maionese, creme chantilly, etc. 30 TIPO Tamanho médio das partículas dispersas Menor que 1 nanômetro De 1 a 1000 nanômetros Acima de 1000 nanômetros SOLUÇÕES COLÓIDES SUSPENSÕES 31 32 DECANTAÇÃO SOLUÇÕES COLÓIDES SUSPENSÕES 33 Ocorre quando há a dispersão da luz pelas partículas coloidais. Neste caso, é possível visualizar o trajeto que a luz faz, pois estas partículas dispersam os raios luminosos. Este fenômeno foi descrito pela primeira vez em 1857, pelo físico e químico inglês MichaelFaraday (1791-1867). Mas ele foi explicado pelo físico irlandês John Tyndall (1820-1893) e por isto este efeito leva o seu nome. 34 A B 35
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