002_agua

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Água e suas 
propriedades 
UNIVERSIDADE CEUMA 
CURSO DE FARMÁCIA 
 Elyjany Morais Lima Sena 
Me. Ciências da Saúde 
elysinha29@hotmail.com 
Breves Comentários: 
• Permeia todas as porções de todas as células; 
• Importância em seres vivos: transporte de nutrientes 
e reações metabólicas; 
• Taxas de água – varia de acordo com a espécie, idade 
e ação metabólica. 
• Vias de Eliminação: Pele, pulmões, rins e intestino; 
 
Água: Estrutura e Propriedades Físico-químicas 
Variações na taxa de água 
• ESPÉCIE 
 
Água-viva - 98% de água 
Sementes - 10% de água 
Espécie humana - 70% de água 
3 
Corpo Humano 70% Água 
 
Perdas diárias: 
 
Respiração - 0,4 litro 
 
Urina - 1,2 litros 
 
Transpiração - 0,6 litro 
 
Evacuação - 0,1 a 0,3 litro 
 
TOTAL - 2,5 litros 
 
Quanta água precisa repor por dia: 
 
Beber água - 1,5 litros. Ingerir alimentos - 1,0 litro 
4 
• Propriedades Incomuns: PF (0°C), PE (100°C), Calor específico 
e Calor de vaporização – maior que os líquidos comuns. 
• Interação entre as moléculas: 
– Forças de atração entre moléculas adjacentes -  
COESÃO 
– Átomo de Hidrogênio compartilha um par de elétrons com o 
oxigênio – Geometria próxima do tetraedro (109,5°); 
– Pares de elétrons não compartilhados geram uma carga parcial 
(-) 
– A força de atração eletrônica do Oxigênio origina uma carga 
parcial (+)  
 Caráter DIPOLAR 
Água: Estrutura e Propriedades Físico-químicas 
Estrutura da molécula de água 
Carga parcial 
negativa no O 
Cargas parciais 
positivas nos Hs 
Modelo 
bastão-e-bola 
Modelo de 
preenchimento espacial 
O oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio atraindo a nuvem eletrônica 
mais para si, essa distribuição desigual faz com que a água se comporte como um 
dipolo 
Oxigênio: parcialmente negativo (d-) 
Hidrogênio: parcialmente positivo (d+) 
Ligações químicas em Bioquímica 
1 Ligações COVALENTES = formada pelo 
compartilhamento de um par de elétrons entre 
átomos adjacentes 
2 Ligações Não-COVALENTES 
Interações eletrostáticas 
Pontes de Hidrogênio 
Interações de van der Waals 
 
Quatro tipos de interações não covalentes 
(“fracas”) entre biomoléculas em meio aquoso 
Ponte de Hidrogênio 
 
Interações iônicas 
 
Atrativa 
Repulsiva 
 
Interações de van der Waals Quaisquer átomos 
em estreita 
proximidade 
Estrutura da molécula de água: 
ponte de hidrogênio 
Ponte de hidrogênio 
0.177 nm 
Ligação covalente 
0.0965 nm 
Símbolo para 
ponte 
de hidrogênio 
A forma da molécula de água é determinada pela geometria dos orbitais externos do átomo 
de oxigênio que (ocupa uma posição central) similar a um carbono sp3 
Os orbitais não ligados comprimem as ligações O—H fechando ligeiramente o ângulo formado 
entre elas 109,5o g 104,5o 
carbono sp3 
(tetraedro) 
Vídeo 
 
Pontes de hidrogênio na estrutura do gelo 
No gelo, cada molécula faz quatro pontes 
de hidrogênio 
No 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. 
 
H2O(solida) g H2O(liquida) DH 5.9 kJ/mol 
H2O(liquida) g H2O(gasosa) DH 44.0 kJ/mol 
 
Já na passagem para o estado gasoso a 
(quase) totalidade das pontes de hidrogênio 
são quebradas . 
Pontes de hidrogênio comuns em 
sistemas biológicos 
Entre grupamentos 
peptídicos em 
polipeptídeos 
adenina 
Entre bases 
complementares 
do DNA 
Entre hidroxila de 
um álcool e a água 
Entre a carbonila de 
uma cetona e a água 
timina 
A ponte de hidrogênio tem um caráter 
direcional 
Orbitais alinhados: 
Ligação forte 
Orbitais não alinhados: 
Não tão forte 
A força de atração entre as cargas elétricas parciais é maior quando os orbitais 
que a formam estão alinhados 
Quanto menos alinhados os orbitais estiverem mais fraca será a interação 
As pontes de hidrogênio são ligações direcionais 
As propriedades solventes da água 
A água dissolve vários tipos de substâncias polares e 
iônicas (hidrofílicas), como vários sais e açúcares 
facilitando sua interação química e ajudando nas 
reações metabólicas complexas. 
Solubilidade 
• A interação com solutos ocorre porque a água é um líquido polar 
• A água pode dissolver: 
Sais cristalinos: Interatua com 
íons que unem os átomos do sal 
 
 Compostos orgânicos 
polares (açúcares, 
álcoois, aldeídos, 
cetonas, ácidos) – 
formação de pontes de 
hidrogênio com os 
grupos hidroxila ou 
carbonila 
15 
A água interage eletrostáticamente com 
solutos carregados 
ex.: a dissolução do NaCl 
Na+ hidratado 
(solvatado) 
Cl- hidratado 
(solvatado) 
Cristal de NaCl anidro 
Vídeo 
 
Solubilidade 
 Substâncias anfipáticas 
(fosfolipídeos, proteínas, ácidos 
nucléicos) – A água forma 
micelas, interatuando com a 
porção hidrofílica e repelindo a 
porção hidrofóbica 
 
18 
Alguns exemplos de moléculas polares, 
apolares e anfipáticas (pH: 7,0) 
Grupamentos 
polares 
Grupamentos 
apolares 
Glicose 
(açúcar de 
6 carbonos) 
Glicina 
(aminoácido) 
Aspartato 
(aminoácido) 
Lactato 
Glicerol 
Uma cêra 
típica 
Fenilalanina 
(aminoácido) 
Fosfatidil 
colina 
(fosfolipídio 
de 
membrana) 
Um ácido graxo no meio aquoso 
As moléculas de água em contato com a cauda apolar de (hidrocarboneto) ficam com sua 
capacidade de formar pontes de H sub-otimizada. 
Isso leva a um aumento da quantidade de pontes de H água—água na região circundante 
a cauda apolar 
Ou seja, nessa região a água se torna mais organizada, mais parecida com o gelo. 
Cauda 
Hidrofóbica 
(alquila) 
Moléculas de água à volta 
da cauda hidrofóbica 
Agregados de 
moléculas de 
água na “bulk 
phase” 
“Cabeça” 
hidrofílica 
Lipídeos dispersos 
em água 
Agregados de 
moléculas lipídicas 
(monocamada) 
Micela 
Regiões apolares se agregam enquanto regiões polares interagem com a água do meio 
Agrupando-se em monocamadas e/ou em micelas as moléculas de ácido graxo minimizam a 
exposição de sua cauda apolar à água. A otimização nas pontes de hidrogênio água-água 
estabiliza os agregados lipídicos formados. 
Na estrutura da micela apenas as cabeças polares ficam expostas á águam, todas as caudas 
apolares se escondem no cerne de sua estrutura (interações hidrofóbicas) 
Comportamento de lipídios em meio 
aquoso 
Ligações fortes e fracas 
Tipo de ligação Energia 
Covalente (C—C ) 350 kJ/mol 
Covalente (C—H ) 
 
410 kJ/mol 
van der Waals ~4 kJ/mol 
Interações hidrofóbicas Variam com a polaridade do 
solvente (kJ/mol) 
Interações eletrostáticas 
 
Variam com a polaridade do 
solvente (kJ/mol) 
Pontes de hidrogênio Variam com a polaridade do 
solvente e com o ângulo entre 
os orbitais (kJ/mol) 
Algumas pontes de hidrogênio 
biologicamente importantes 
Entre uma 
carbonila 
e a água 
Entre uma 
hidroxila e 
a água 
Esses tipos de ligações estão 
presentes na superfície das bio-
macromoléculas, tem papel 
importante na solubilização 
Entre grupamentos 
peptídicos 
Tem papel muito 
importante na 
estrutura 3D das 
proteínas 
Determinam a estrutura em 
hélice do DNA. São a base do 
armazenamento e da duplicação 
da informação genética 
Pareamento múltiplo 
entre bases nitrogenadas 
Os solutos alteram as propriedades 
coligativas da água 
• Pressão de 
vapor 
• Ponto de 
ebulição 
• Ponto de fusão 
• Pressão 
osmótica 
•Tensão 
superficial 
Formação 
de gelo 
evaporação evaporação 
Na água pura todas as 
moléculas na superfície 
contribuem para a 
pressão d vapor, e todas 
as moléculas da fase 
líquida contribuem para 
a formação de gelo 
Nessa solução a concentração 
efetiva de água é reduzida. O 
soluto (de alto ponto d e 
ebulição ex.: Na+) segura as 
moléculas de água de sua 
camada de solvatação, 
dificultando tanto a 
evaporação quanto a 
formação de gelo 
Efeito da osmolaridade do meio no movimento 
da água através da membrana de uma célula 
Solutos extracelulares Solutos intracelulares 
Meio hipertônico – 
a água sai, a célula 
crena 
Meio isotônico - a 
quantidade de água que 
entra é igual a que sai 
Meio hipotônico – 
a água entra, a 
célula incha até 
arrebentar 
A membrana celular é 
mais permeável a água do 
que aos seus solutos 
Plantas usam pressão 
osmótica para conseguir 
rigidez mecânica 
TENSÃO SUPERFICIAL 
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PROPRIEDADES DA ÁGUA 
PROPRIEDADES DA ÁGUA 
• ALTO CALOR ESPECÍFICO 
 
 Calor específico é definido como a quantidade de calor 
que um grama de uma substância precisa absorver 
para aumentar sua temperatura em 1°C sem que haja 
mudança de estado físico. Devido ao alto calor 
específico da água, seres vivos não sofrem variações 
bruscas de temperatura. 
 
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PROPRIEDADES DA ÁGUA 
• CALOR DE VAPORIZAÇÃO 
 
 É a quantidade de calor necessária para que 
uma substâncias passe de estado líquido para 
o estado de vapor. Devido ao elevado calor de 
vaporização da água, uma superfície se resfria 
quando perde água na forma de vapor 
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PROPRIEDADES DA ÁGUA 
• CAPILARIDADE 
 
Quando a extremidade de um tubo 
fino de paredes hidrófilas é 
mergulhada na água, as moléculas 
dessa substância literalmente 
“sobem pelas paredes” internas do 
tubo, graças a coesão e a adesão 
entre as moléculas de água. 
29 
Vídeo 
 
Exercícios 
1 Cite três diferenças entre procariontes e eucariontes. 
2 Por que a água é necessária para a vida? 
3 Cite e caracterize três propriedades importantes da água. 
4 Como seria a bioquímica se os átomos não tivessem 
diferença de eletronegatividade entre si? 
5 Conceitue os seguintes termos-chave: 
 molécula polar 
 molécula apolar 
 anfipático 
 eletronegatividade 
 hidrofílico 
 hidrofóbico 
 
 
 
 
 
6 Associe cada item da coluna A (grupo funcional) com um item da coluna B 
(estrutura): 
Coluna A 
Grupo amino 
Grupo carbonila (cetona) 
Grupo hidroxila 
Grupo carboxila 
Grupo carbonila (aldeído) 
Grupo tiol 
Ligação éster 
Ligação dupla 
Éter 
 
7-Indique, usando setas e os símbolos δ+ e δ- onde se localizam as cargas 
parciais positiva e negativa na molécula de água