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Físico Química Biológica Aula1 2017

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*
BIOFÍSICA ???
ESTRUTURA da água
*
*
The three fundamental vibrations of the water molecule
 
ν1,O-H symmetric stretching 3657 cm−1 (2.734 μm)
 
ν2, H-O-H bending 1595 cm−1 (6.269 μm)
 
ν3, O-H asymmetric stretching 3756 cm−1 (2.662 μm)
Diferentes movimentos vibracionais da molécula de água
*
Propriedades e papel da água
Líquido de maior estabilidade química
Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo
Alto calor específico
As pontes de Hidrogênio
Equilíbrio de dissociação: o pH
Solvatação
Forças da água e forças na água
O mundo hidrofílico induzindo a organização química
Líquido de maior estabilidade química
Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo
Alto calor específico
As pontes de Hidrogênio
Equilíbrio de dissociação: o pH
Solvatação
Forças da água e forças na água
O mundo hidrofílico induzindo a organização química
*
Element		 ppm 
Hydrogen		739,000 
Helium		240,000 
Oxygen		 10,700 
Carbon		 4,600 
Neon			 1,340 
Iron			 1,090 
Nitrogen		 950 
Silicon			 650 
Magnesium		 580 
Sulfur			 440 
Element			 ppm 
Hydrogen			 739,000 
Helium			 240,000 
Oxygen		 	 10,700 
Carbon		 	 4,600 
Neon			 	 1,340 
Iron			 	 1,090 
Nitrogen		 	 950 
Silicon			 650 
Magnesium		 580 
Sulfur			 440 
= H2O
*
2H2 + O2  2H2O + ENERGIA
*
Propriedades e papel da água
Líquido de maior estabilidade química
Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo
Alto calor específico
As pontes de Hidrogênio
Equilíbrio de dissociação: o pH
Solvatação
Forças da água e forças na água
O mundo hidrofílico induzindo a organização química
Líquido de maior estabilidade química
Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo
Alto calor específico
As pontes de Hidrogênio
Equilíbrio de dissociação: o pH
Solvatação
Forças da água e forças na água
O mundo hidrofílico induzindo a organização química
*
TODOS os elementos químicos presentes no seu corpo hoje formaram-se nas ESTRELAS !!!
*
Propriedades e papel da água
Líquido de maior estabilidade química
Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo
Alto calor específico
As pontes de Hidrogênio
Equilíbrio de dissociação: o pH
Solvatação
Forças da água e forças na água
O mundo hidrofílico induzindo a organização química
Líquido de maior estabilidade química
Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo
Alto calor específico
As pontes de Hidrogênio
Equilíbrio de dissociação: o pH
Solvatação
Forças da água e forças na água
O mundo hidrofílico induzindo a organização química
*
A água tem um alto CALOR ESPECÍFICO (1 cal para aquecer 1 g de H2O em 1oC). Isso significa que muita ENERGIA é necessária para aumentar a temperatura de uma dada massa de água (ENERGIA NECESSÁRIA PARA SUPERAR A COESÃO DAS PONTES DE HIDROGÊNIO). Como a Terra é formada por 71% de água, a energia do Sol só consegue causar PEQUENAS VARIAÇÕES NA TEMPERATURA DO PLANETA =
 GRANDE ESTABILIDADE TÉRMICA.
O calor é armazenado nos oceanos no VERÃO e liberado de volta para a atmosfera no INVERNO.
*
Q = m.c.(t - to)
Onde:
Q = quantidade de calor m = massa c = calor específico t = temperatura final to = temperatura inicial 
Dentro de um calorímetro, a quantidade de calor recebido pela água (quantidade positiva) somada à quantidade de calor cedido pelo ferro (quantidade negativa) deve ser zero, que é o que nos garante o princípio da conservação da quantidade de calor. Assim: 
Qágua + Qfe = 0 mágua . cágua . (t - toágua) + mfe . cfe . (t - tofe) = 0 
*
Propriedades e papel da água
Líquido de maior estabilidade química
Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo
Alto calor específico
As pontes de Hidrogênio
Equilíbrio de dissociação: o pH
Solvatação
Forças da água e forças na água
O mundo hidrofílico induzindo a organização química
Líquido de maior estabilidade química
Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo
Alto calor específico
As pontes de Hidrogênio
Equilíbrio de dissociação: o pH
Solvatação
Forças da água e forças na água
O mundo hidrofílico induzindo a organização química
*
*
1,85
*
Na água líquida: grandes graus de liberdade entre as moléculas cria uma dinâmica entre as Pontes de Hidrogênio
*
Organização no gelo
*
*
*
*
A ESTRUTURA ESPECIAL DA ÁGUA CRIA SUAS PROPRIEDADES QUÍMICAS ESPECIAIS:
1.	A ÁGUA EXISTE EM TODOS OS TRÊS ESTADOS FÍSICOS NAS TEMPERATURAS VIGENTES NO PLANETA;
2.	ELA PODE DISSOLVER MAIS SUBSTÂNCIAS DO QUE QUALQUER OUTRO SOLVENTE. ENTÃO OS PRINCIPAIS CONSTITUINTES DA BIOSFERA ENCONTRAM-SE DISSOLVIDOS NELA. POR ISSO É CHAMADA DE “SOLVENTE UNIVERSAL”;
3.	A ÁGUA EXPANDE SEU VOLUME QUANDO CONGELA; ASSIM, ELA PODE FRATURAR ROCHAS E FAZ UMA COBERTURA DE GELO QUE PROTEGE A ÁGUA EM MAIOR TEMPERATURA QUE ESTÁ EMBAIXO.
*
Propriedades e papel da água
Líquido de maior estabilidade química
Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo
Alto calor específico
As pontes de Hidrogênio
Equilíbrio de dissociação: o pH
Solvatação
Forças da água e forças na água
O mundo hidrofílico induzindo a organização química
Líquido de maior estabilidade química
Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo
Alto calor específico
As pontes de Hidrogênio
Equilíbrio de dissociação: o pH
Solvatação
Forças da água e forças na água
O mundo hidrofílico induzindo a organização química
*
H2O + H2O  H3O+ + OH- 
Na ÁGUA PURA, as concentrações de H3O+ e OH- SÃO IGUAIS
[H+]
1				1 x 100		High H3O+ concentration	Low OH- concentration
0.1				1 x 10-1
0.01				1 x 10-2
0.001				1 x 10-3
0.0001				1 x 10-4
0.00001			1 x 10-5
0.000001			1 x 10-6
0.0000001			1 x 10-7	Equal concentration of H3O+ and OH-
0.00000001			1 x 10-8
0.000000001			1 x 10-9
0.0000000001			1 x 10-10
0.00000000001		1 x 10-11
0.000000000001		1 x 10-12
0.0000000000001		1 x 10-13
0.00000000000001		1 x 10-14	Low H3O+ concentration	High OH- concentration
*
Propriedades e papel da água
Líquido de maior estabilidade química
Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo
Alto calor específico
As pontes de Hidrogênio
Equilíbrio de dissociação: o pH
Solvatação
Forças da água e forças na água
O mundo hidrofílico induzindo a organização química
Líquido de maior estabilidade química
Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo
Alto calor específico
As pontes de Hidrogênio
Equilíbrio de dissociação: o pH
Solvatação
Forças da água e forças na água
O mundo hidrofílico induzindo a organização química
*
*
Solutos polares não-ionizáveis:
Solutos ionizáveis:
Solutos não-polares:
*
No caso do sal, podemos representar a hidratação do cátion e do ânion como sendo: 
Na+(g) + Cl-(g) + xH2O  Na+(aq) + Cl-(aq)
No caso do NaOH:
NaOH + xH2O ↔ Na+ (aq) + OH- (aq)
Quando os íons são hidratados, é liberada a ENERGIA DE HIDRATAÇÃO, que pode ser de natureza ENDOTÉRMICA ou EXOTÉRMICA
*
Mas a organização das cargas no meio líquido depende do trabalho necessário para que isso ocorra, ou seja, depende também da CONSTANTE DIELÉTRICA DO MEIO:
F = (q1q2) 
 D r2
*
F (negativa) se q1 (+) e q2 (-)	→ ATRAÇÃO
F (positiva) se q1 = q2 		→ REPULSÃO
*
Constantes dielétricas de líquidos selecionados (à 25 ºC)
Meio				 D 
ar				 1 
acetona			20,7 
etanol				24,30 
benzeno			 2,27 
água				78,54 
Ácido sulfúrico anidro 101 
*
Podemos definir a constante dielétrica do meio como sendo a razão entre o trabalho necessário para separar cargas opostas a uma determinada distância no vácuo pelo trabalho necessário para separar as mesmas cargas quando imersas no meio. Assim sendo, podemos fazer algumas comparações: como o trabalho para separar partículas carregadascom cargas diferentes é inversamente proporcional à constante dielétrica, o trabalho para separar duas tais partículas em água é 1/78,54 vezes aquela necessária para separa-las no ar
*
Propriedades e papel da água
Líquido de maior estabilidade química
Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo
Alto calor específico
As pontes de Hidrogênio
Equilíbrio de dissociação: o pH
Solvatação
Forças da água e forças na água
O mundo hidrofílico induzindo a organização química
Líquido de maior estabilidade química
Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo
Alto calor específico
As pontes de Hidrogênio
Equilíbrio de dissociação: o pH
Solvatação
Forças da água e forças na água
O mundo hidrofílico induzindo a organização química
*
Forças DA água:
CAPILARIDADE
*
Forças da água:
O que ocorre com a CAPILARIDADE se aumentamos o calibre do tubo ???
*
Forças da água:
Uso prático da CAPILARIDADE: cromatografia (escrever com cores)
*
Forças da água:
Uso prático da CAPILARIDADE: cromatografia (escrever com cores)
*
Resultante das Forças  0
Resultante das Forças = 0
TENSÃO SUPERFICIAL
*
Tabela 1: Tensão Superficial para Líquidos em Contato com o Ar 
Substância	Temperatura/ °C	γ (10- 2 N/m)	
Azeite	20	3,20	
Glicerina	20	6,31	
Água	60	6,62	
Água	20	7,28	
Água	0	7,56	
Mercúrio	20	46,50	
http://www.iq.unesp.br/flotacao/MODULO1/aula2/aula2.htm
*
Forças NA água:
DISSOLUÇÃO DE SOLUTOS
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OSMOSE: resultado final após a redistribuição água/soluto osmótico através de uma membrana semi-permeável
tempo
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Propriedades e papel da água
Líquido de maior estabilidade química
Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo
Alto calor específico
As pontes de Hidrogênio
Equilíbrio de dissociação: o pH
Solvatação
Forças da água e forças na água
O mundo hidrofílico induzindo a organização química
Líquido de maior estabilidade química
Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo
Alto calor específico
As pontes de Hidrogênio
Equilíbrio de dissociação: o pH
Solvatação
Forças da água e forças na água
O mundo hidrofílico induzindo a organização química
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Obrigada !
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