Soluções aquosas
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Soluções aquosas
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M Ó D U LO 1 - AULA 4
Soluções aquosas
Objetivos
Entender a importância das propriedades da água no seu papel como solvente.
Pré-requisito
Para esta aula, você vai precisar saber o que são pontes de hidrogênio, tema tratado
na Aula 3.
Introdução
Na Aula 2, você viu uma série de propriedades peculiares à água que nos permite
entender como esta substância é fundamental para o funcionamento dos organismos
vivos. Você aprendeu também que uma das características da água que determina
suas importantes propriedades é a sua capacidade de formar pontes de hidrogênio,
como foi visto na Aula 3.
Nesta aula, trataremos das soluções aquosas.
Para que ela comece de forma instigadora, lançamos uma questão: será que
as pontes de hidrogênio só se formam entre as moléculas de água, ou será
que elas podem se formar entre outras moléculas?
Para responder a esta pergunta, você precisa se lembrar do que é uma ponte
de hidrogênio. Propomos que você tente respondê-la, baseando-se no que já sabe.
Depois, durante esta aula, uma resposta será construída e você poderá compará-la
com a que elaborou por conta própria.
Comecemos, então, com uma brevíssima revisão.
1. Revisando as pontes de hidrogênio entre as moléculas de água
As pontes de hidrogênio entre as moléculas de água são formadas devido à
grande eletronegatividade do oxigênio. O núcleo deste átomo atrai fortemente os
elétrons, adquirindo uma carga parcial negativa, enquanto os hidrogênios, por terem
seus elétrons atraídos para mais próximo do oxigênio, passam a apresentar carga par-
cial positiva. Assim, o oxigênio de uma molécula de água é atraído por um hidrogênio
de outra molécula de água, formando uma ponte de hidrogênio.
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Após esta pequena revisão, vamos então tentar chegar à resposta da pergunta
proposta. Se achar necessário, volte à aula anterior para rever os pontos que ainda
não estejam claros.
2. A formação das pontes de hidrogênio
A ponte de hidrogênio depende da presença de um átomo eletronegativo e de
um hidrogênio covalentemente ligado a outro átomo eletronegativo. Então, a ponte
de hidrogênio pode se formar entre outras moléculas, se estas apresentarem tais
características. O átomo eletronegativo que funciona como aceptor de hidrogênio é
geralmente o oxigênio (como no caso da água) ou o nitrogênio, possuindo ambos um
par de elétrons não pareados.
Assim, se você respondeu à pergunta proposta dizendo que as pontes de hidro-
gênio podem se formar entre outras moléculas, você acertou!
A Figura 4.1 mostra pontes de hidrogênio que geralmente são formadas nos
sistemas biológicos.
Vale notar que átomos de hidrogênio ligados a átomos de carbono não
formam pontes de hidrogênio, pois o carbono não é eletronegativo.
Pensando nisso, olhe a Tabela 2.1, apresentada na Aula 2, e tente explicar a
diferença entre o ponto de ebulição do butanol (117oC) e do butano (-0,5oC).
3. A água como solvente
Acabamos de descobrir que pontes de hidrogênio podem ser formadas entre as
moléculas de uma série de substâncias biológicas. O que acontece se misturarmos à
água substâncias cujas moléculas formam pontes de hidrogênio entre si?
A água compete com as pontes de hidrogênio formadas entre as moléculas da
substância em questão, dissolvendo-a. Observe um exemplo na Figura 4.2:
Figura 4.1: Pontes de hidrogênio comuns nos sistemas biológicos.
Veja a Tabela 2.1
da Aula 2.
ACEPTOR
Aquele que recebe.
Lembre-se:
as três linhas paralelas (em
verde) representam as
pontes de hidrogênio.
aceptor de
hidrogênio
receptor de
hidrogênio
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A água pode formar pontes de hidrogênio com muitas substâncias. A Figura
4.3 mostra as pontes de hidrogênio que podem ser formadas entre a água e uma série
de grupos funcionais presentes em muitas biomoléculas. Assim, substâncias con-
tendo esses grupos são solúveis em água.
De fato, a água é capaz de dissolver um número maior de substâncias, e em
maior quantidade, do que qualquer outro solvente. Por isso, é muitas vezes chamada
de solvente universal.
Isto se deve não só à capacidade de suas moléculas formarem pontes de hidro-
gênio, como também à sua própria polaridade. São características que tornam a água
muito interativa quimicamente.
Figura 4.2: Uma ligação forte entre os grupos CO e NH só se forma se a água for excluída. Quando
misturadas em água, cada uma destas moléculas forma pontes de hidrogênio com a água e a interação entre
elas enfraquece.
GRUPOS FUNCIONAIS
Átomo ou grupo de
átomos que carac-
terizam uma classe de
compostos orgânicos
e determinam as pro-
priedades da mesma.
Figura 4.3: Pontes de hidrogênio entre a água e as hidroxilas, cetonas, carboxilas e aminas.
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 As moléculas de água podem competir não só com as pontes de hidrogênio de
outras substâncias, mas também com interações eletrostáticas formadas entre subs-
tâncias polares ou iônicas. Assim, a água pode dissolver a maioria das
biomoléculas, que são geralmente compostos carregados ou polares. Estes
compostos são chamados de hidrofílicos. Por outro lado, substâncias apolares, como
as gorduras (também chamadas de lipídeos), são insolúveis em água, e por isso cha-
madas de hidrofóbicas.
Certamente você já verificou isso na sua casa. Enquanto o sal de cozinha
dissolve-se facilmente em água, o mesmo não acontece com o azeite ou com o óleo.
Observando um copo contendo água e óleo você poderia pensar que
estas substâncias não se misturam porque o óleo é menos denso e forma
uma camada acima da água. Realmente isso é verdade: o óleo é menos
denso. Mas essa não é a única razão. Se você agitar um frasco fechado
contendo água e óleo, este último forma gotículas dentro da água não se
misturando. Isto se dá porque o óleo é uma substância hidrofóbica.
Vamos então pensar no caso do sal. Por que será que um sal como o NaCl
(cloreto de sódio, que é o sal de cozinha) se dissolve tão bem em água?
Os sais são mantidos juntos por forças iônicas. Quando um íon é imerso em um
solvente polar, ele atrai as cargas do solvente que sejam opostas à sua carga. Isto leva à
Podemos compreender
melhor os termos
\u201chidrofílico\u201d e
\u201chidrofóbico\u201d e seus
significados pensando na
origem destas palavras.
O prefixo \u201chidro\u201d é usado
para fazer referência à
água. Deriva do termo
grego hydro, que quer
dizer água. No caso de
\u201chidrofílico\u201d, a palavra é
também composta a
partir de philos, amigo,
em grego. \u201cHidrofóbico\u201d
compõe-se também a
partir de phobos, medo,
aversão, em grego.
Figura 4.4: Solvatação de íons por moléculas orientadas de água.
\u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb \u25cb
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formação de camadas concêntricas de moléculas orientadas do solvente ao redor do
íon, que então se torna solvatado ou, se o solvente for a água, hidratado (Figura 4.4).
Assim, a água diminui a força de uma ligação eletrostática, estabilizando os
íons separados. Isto é o que acontece com o cloreto de sódio, que se dissolve pela
hidratação e estabilização dos íons Na+ e Cl-, que perdem a tendência de se associarem
em uma estrutura cristalina.
4. O conceito de constante dielétrica
Podemos medir a capacidade de um determinado solvente manter cargas opos-
tas separadas. Esta medida depende da força e da distância entre as