Biblioteca_2004203 (1) (1)

Prévia do material em texto

Química da água
Prof. Dr. Igor Santana de Melo
Objetivo
• Avaliar as propriedades da água e como interage 
com as biomoléculas utilizando conceitos da 
química, a fim de discriminar a sua importância 
biológica.
Água
Elemento fundamental para 
existência e manutenção da vida na
terra.
Situação-
problema
• A água é a substância mais abundante, 
constituindo 70% do corpo humano. O 
meio no qual ocorre a maioria das reações 
nos seres vivos é aquoso, sendo a água o 
veículo de assimilação e eliminação de 
muitas substâncias. Além disso, os aspectos 
estruturais e funcionais das células, e 
portanto da vida, são adaptados às 
propriedades físicas e químicas da água. 
• Como a polaridade da água 
influencia em sua ação como 
solvente universal?
A MOLÉCULA DA ÁGUA
Pontes de 
Hidrogênio => 
unem uma
molécula
a outra
Formam o agregado 
que caracteriza a 
substância
(H 0)2 n
http://www.cienciasnatureza.com/
❑ A água é um elemento composto por dois 
átomos de hidrogênio (H2) e por um átomo 
de Oxigênio (O), formando a molécula H2O.
❑ Formam uma ligação covalente polar.
http://www.cienciasnatureza.com/
Importância das características da molécula da água
As propriedades únicas da água: estrutura atômica e tipo de ligações químicas, 
assim como ao modo como as moléculas da água se associam nas fases sólida, 
líquida e gasosa.
A bipolaridade resultante é a responsável pela tendência das moléculas se 
associarem umas com as outras, de dissolver outras substâncias e por possibilitar 
processos bioquímicos.
Importância para a vida: nenhum processo metabólico ocorre sem a ação direta ou 
indireta da água.
Regulam o metabolismo dos ecossistemas aquáticos
Temperatura e 
Estados da água
❑ Três estados: sólido, líquido e gasoso.
❑ A passagem entre um e outro estado
envolve um rearranjo das moléculas e 
de seus agregados.
Fonte: http://minhasaulasdefisica.blogspot.com.br/
É preciso
muita energia
para ferver a 
água, ou para 
derreter o gelo
Por isto os 
ambientes 
aquáticos são 
considerados 
moderadores 
climáticos, 
Também são
ecossistemas
que apresenta
menor variação
de temperatura
do que o
terrestre.
http://minhasaulasdefisica.blogspot.com.br/
Calor Específico da Água
❑ É a quantidade de energia necessária para elevar em 1°C a 
temperatura de 1Kg de água que esteja a 14,5°C.
❑ Isto proporciona uma grande capacidade de armazenar calor
com pequenas mudanças de Temperatura.
❑ Isto é de grande importância ambiental pois:
❑ Garante grande estabilidade térmica aos ecossistemas
aquáticos.
❑ Os ambientes aquáticos apresentam uma pequena
amplitude de variações de temperatura diária e sazonal.
❑ Grandes corpos de água funcionam como moderadores
climáticos.
Calor de Vaporização da
Água
❑ A quantidade de calor que deve ser fornecida
para que a água evapore.
❑ A água é muito resistente ao aquecimento.
❑ Desta forma, aproximadamente 1/3 da energia
solar que chega à superfície da Terra é dissipada
para o aquecimento da água dos rios, lagos e
oceanos.
❑ Como ocorre maior incidência de radiação solar 
nas regiões tropicais do globo as correntes
oceânicas são importantes transportadores de 
calor para regiões de latitudes maiores.
Temperatura e Estados
da água
❑ As cargas negativas estão mais próximas do átomo do 
oxigênio, e as partes carregadas mais positivamente mais
perto dos átomos de hidrogênio. No estado líquido estas
cargas elétricas atraem seus contrários de outras
moléculas de água (pontes de hidrogênio) que são
difíceis de serem quebradas.
❑ A quantidade destas ligações está diretamente ligada à 
temperatura da água, pois esta influencia o movimento
molecular.
❑ Estas ligações fortes mantem a água líquida até 100°C em
pressão normal, ao contrário de outras substâncias com 
peso molecular similar ou mais alto (Ex: éter, peso 
molecular de 74, ferve à 35°C).
Temperatura e 
Estados da água
❑ O número de pontes de 
hidrogênio é dependente da 
temperatura, da pressão e do 
tipo e da concentração das 
substâncias dissolvidas (solutos).
Temperatura e Estados da
água
T
Ponte 
de H+
Agitação das 
moléculas
Possível a 
passagem
para o 
estado de
vapor
T
Agitação das 
moléculas
Ligações 
das pontes 
de H+ 
mais 
fortes
Densidade da 
água
Temperatura, Densidade e Anomalia da 
densidade da água
❑ Densidade
❑ Relação entre a massa e o volume que ela
ocupa.
❑ Água líquida é cerca de 775 vezes mais densa
que do que o ar à pressão padrão.
❑ As diferentes densidades da água governam
em grande parte a dinâmica física e química
dos ecossistemas aquáticos, assim como o 
metabolismo, através de sua influência sobre o 
transporte de nutrientes e dispersão de gases, 
correntes, etc.
❑ Variações na densidades da água
Densidade sólida a 0°C 0,971 g/cm3
Densidade líquida a 0°C 0,999 g/cm3
Densidade líquida a 4°C 1,000 g/cm3
Densidade líquida a 10°C 0,999 g/cm3
Densidade líquida a 25°C 0,997 g/cm3
Densidade líquida a
100°C
0,958 g/cm3
Temperatura, Densidade e Anomalia da densidade da água
A densidade da água líquida é menor a 100 °C quando está prestes a passar para o 
estado de vapor.
Com a diminuição da temperatura vai ocorrendo um aumento da densidade, até a 
temperatura de aproximadamente 4 °C, onde a água apresenta sua densidade 
máxima
Este ponto também é chamado de ponto da anomalia da densidade, pois com a 
diminuição da temperatura a densidade volta a diminuir, e apresenta sua menor 
densidade quando passa para o estado sólido (gelo)
Esta característica explica porque o gelo flutua em água líquida abaixo de 4°C 
(3,94°C).
RESUMINDO:
Temperatura, Densidade e Anomalia da 
densidade da água
• Ao contrário dos outros elementos, quando congelada, a 
água se dilata aumentando seu volume. O aumento de 
volume causa uma diminuição da densidade, fazendo
com que o gelo seja menos denso que a água líquida e 
flutue. Por isto dizemos que a água apresenta uma
ANOMALIA DA DENSIDADE.
• As moléculas de H2O têm um formato angular e, 
quando diminuímos sua agitação molecular 
(resfriamos), elas começam a se agrupar em um 
formato muito especial, devido à geometria e à 
atração entre as moléculas, formando cristais que 
ocupam mais espaço do que as mesmas moléculas
ocupariam se estivessem soltas.
Figura: http://educacao.uol.com.br/
http://educacao.uol.com.br/
Materiais dissolvidos na água
✓ As forças elétricas que ligam as moléculas de 
água entre si podem servir também para ligar
as moléculas de água a outras substâncias. Por 
isto muitas vezes é chamada erroneamente de 
solvente universal.
✓ A água é um bom solvente para substâncias
que têm cargas elétricas positivas e negativas, 
principalmente íons de nutrientes minerais, e 
de compostos orgânicos e metálicos.
✓ É um solvente ruim para aquelas substâncias
como hidrocarbonetos, derivados de petróleo, e 
gorduras minerais.
Materiais dissolvidos na água
❖ A concentração máxima que um 
material pode estar dissolvido na água
depende de vários fatores, entre os
mais importantes estão a temperatura, 
e as próprias características do material. 
Por exemplo:
❖ O NaCl pode estar diluído até cerca
de 400 g/L enquanto o carbonato de 
cálcio não é muito solúvel podendo
alcançar cerca de 0,014 g/L.
Materiais dissolvidos na água
❑ São originados pelas atividades de transporte
do sistema terrestre do entorno, pela 
decomposição de matéria orgânica produzida
no local, e pelas atividades de excreção dos 
organismos no meio aquático. 
Nutrientes
São os elementos necessários para o 
desenvolvimento do metabolismo biológico, 
influenciando os processos de fotossíntese no 
ecossistema aquático.
Materiais 
dissolvidos na
água
Entre os principais estão:
❑ O nitrogênio na forma de nitrato (NO3), e 
amônia (NH3).
❑ O fósforo (P) na forma de fosfato (PO4)
❑ O cálcio (Ca), ferro (Fe), manganês
(Mg), potássio (K) e sílica (Si) são outros 
elementos utilizados pelos organismos.
❑ Substâncias orgânicas, compostos de 
carbono, como carboidratos, proteínas, e 
lipídeos,liberados através das atividades
metabólicas dos organismos.
Nutrientes
Gases 
dissolvidos na
água
❑ Ex.: 
❑ a baixa [O2] dissolvido provoca a morte
de peixes
❑ a produção excessiva de metano –
aceleração do efeito estufa e das 
mudanças climáticas.
❑ Existe uma troca entre a atmosfera e 
ambiente aquático, porém a difusão interna é 
geralmente muito lenta.
❑ A concentração máxima de gases é 
dependente principalmente da temperatura, 
assim durante o verão os ecossistemas
aquáticos perdem mais facilmente o oxigênio
para a atmosfera.
Nos ecossistemas aquáticos a presença e 
concentração de alguns gases são importantes
indicadores da qualidade ambiental.
Gases 
dissolvidos 
na água
• A tabela abaixo apresenta os principais gases dissolvidos e sua 
origem principal.
pH – Potencial de 
hidrogênio
❑Mede o grau de acidez ou
alcalinidade da água e outras
soluções
❑Medida através da concentração de 
íons H+ dissolvidos na água. pH = -
log[H+]
❑Quanto menor a concentração de 
íons H+ mais ácida a solução.
Escala de pH
Fonte: alunosonline.com.br/quimica/determinacao-ph-poh.html
❑Origem de íons é por dissolução de rochas, 
absorção de gases da atmosfera, oxidação da 
matéria orgânica, fotossíntese, despejos
domésticos e industriais.
❑A variação do pH influencia o equilíbrio de 
compostos químicos.
❑A presença de íons de cálcio evitam a variação
pronunciada do pH, por isto é chamado de 
solução tampão.
Tensão superficial da
água
• A força de atraçãodas molécula para 
dentro da fase líquida na interface
ar/água
• As moléculas são atraídas somente
pelas moléculas ao lado e abaixo
delas, criando uma película chamada
de tensão superficial
a.com/
❑ Isto dá o formato arredondado das 
gotas de água e permite que alguns
organismos se desloquem sobre a 
superfície da água.
❑ A tensão superficial da água decresce
com o aumento da temperatura e com 
a quantidade de substâncias orgânicas
dissolvidas.
❑ Detergentes e sabões em pó e outros 
compostos que contém substâncias
tensoativas diminuem a tensão
superficial de ecossistemas aquáticos, 
prejudicando os organismos que 
vivem na superfície da água.
http://www.brasilescola.com/
http://www.scientificamerican.com/
http://www.brasilescola.com/
http://www.scientificamerican.com/
Tensão superficial
VISCOSIDADE 
DA ÁGUA
❑ Atração mútua das moléculas de 
água que produz uma fricção
interna que cria resistência ao
fluxo
❑ Capacidade da água em oferecer
resistência ao movimento dos 
organismos e das partículas nela
presente.
VISCOSIDADE 
DA ÁGUA
D
ep
en
d
e
d
a 
te
m
p
er
at
u
ra
e
 
d
o
 t
eo
r
d
e
 s
ai
s
d
is
so
lv
id
o
s A viscosidade da água é influenciada empequena escala pela salinidade e muito
afetada pela temperatura (quanto mais
quente menor será a viscosidade).
Tem Influência nos organismos de locomoção
voluntária e naqueles de locomoção
involuntária (taxas de afundamento).
A distribuição dos organismos é influenciada
muitas vezes pela estratificação de indução
térmica das massas de água com densidades
e viscosidades diferentes.
Água e os 
seres vivos
60 % de Água 70 % de Água
Água
MEC
Células
Tecidos
Órgãos
Sistemas
Obs.: É a principal substância do plasma sanguíneo.
Onde está presente
a água em nosso
corpo?
Encéfalo do embrião (92,0 %)
Músculos (83,4%)
Cérebro (77,8%)
Pulmões (70,9%)
Osso(70,9%)
Coração (48,2%)
Dentina (12%)
Funções
Solvente Universal
• Dissolução de substâncias, promove a separação das partículas
• Solvente + Soluto = SOLUÇÃO
Transporte
• Dentro da célula ou entre uma célula e outra (tecido);
• Exemplo: Nutrientes, gases respiratórios e excretas.
Reações Químicas
• A água é necessária para o metabolismo;
• As moléculas em solução estão em movimento.
Manutenção da temperatura
• À nível de organismo; em animais e plantas terrestres
• Transpiração, retira o excesso calor.
A TAXA DE ÁGUA 
DEPENDE DE 3 
FATORES
ATIVIDADE
Metabolismo
do tecido
Taxa 
de água
Músculos – 83,4%
Osso – 70,9%
IDADE
Idade Taxa 
de água
Feto 
Humano
94%
Recém 
nascido
69%
ESPÉCIE
Medusas – 98%
Ser Humano – 63%
Fungo (alguns) – 83 %
Esporos – 10-20%
Perdemos água?
Urina
• 1000 a 1500 gramas de urina;
Fezes
100 gramas pelas fezes;
Suor
500 gramas pelo suor;
Expiração
400 gramas pela expiração.
Curiosidade 
científica
Obrigado!