Propriedades da água e soluções aquosas

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DESCRIÇÃO
Caracterização química da água e sua relação com o funcionamento do sistema biológico. Definição das interações intermoleculares, suas ocorrências em meio aquoso e o processo
de solubilização em água de compostos iônicos e não iônicos. Conceituação de soluções, suas representações e aplicações.
PROPÓSITO
Reconhecer, discutir e compreender as questões que envolvem a água e suas propriedades nos sistemas biológicos, a partir de conhecimentos fundamentais de química e
bioquímica, de forma a planejar estratégias para interpretá-los e encontrar uma solução/explicação adequada.
PREPARAÇÃO
Antes de iniciar o conteúdo deste tema, tenha à mão uma calculadora científica e consulte uma tabela periódica atualizada, como a da IUPAC, que está disponível na Internet.
OBJETIVOS
MÓDULO 1
Reconhecer as características químicas da água e suas funções nos sistemas biológicos
MÓDULO 2
Comparar as interações intermoleculares que ocorrem em meio aquoso
MÓDULO 3
Aplicar os cálculos das principais unidades de concentração
MÓDULO 4
Aplicar os cálculos envolvidos em medidas corporais e nas diluições
INTRODUÇÃO
Neste tema, iremos compreender, analisar e aplicar a Química Biológica como a área do conhecimento que estuda as biomoléculas componentes dos seres vivos e a forma como
elas interagem respeitando as leis físicas e químicas da matéria de forma a manter e perpetuar a vida.
A água é uma substância essencial para a vida. Ela é o principal componente do nosso corpo, tanto que 70% do nosso peso corporal é água. Idade, sexo ou gordura corporal são
determinantes importantes para estabelecer esse percentual que afeta quase todas as funções do nosso organismo.
Vamos adquirir os conceitos básicos sobre a composição química da água e a função que ela representa nos seres vivos. Também veremos os processos pelos quais as interações
ocorrem em meio aquoso, analisando as unidades de concentração e os cálculos envolvidos em diluição e dosagens.
MÓDULO 1
 Reconhecer as características químicas da água e suas funções nos sistemas biológicos
AS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DA ÁGUA
Quase todas as formas de vida na Terra dependem da água. Aproximadamente 97% da água do nosso planeta é água do mar. Por isso, a água marina não é adequada para
consumo humano e uso na agricultura. Além disso, três quartos da água doce estão imobilizados na forma de neve, geleiras ou extensões congeladas. Foi estimado que a
humanidade consome cerca de um quinto da água de escoamento que vai para o mar, e a maior fração é dedicada a tarefas agrícolas. Dessa forma, é muito importante compreender
os processos químicos que ocorrem na água para entender a biologia relacionada a isso.
 VOCÊ SABIA
Normalmente, pensa-se que a água natural que conhecemos é um composto químico de fórmula H2O, mas este não é o caso. Devido à sua grande capacidade de dissolução, toda
água encontrada na natureza contém diferentes quantidades de várias substâncias em solução e em suspensão, que corresponde a uma mistura.
A água é essencial para praticamente todas as funções do organismo, sendo também o seu componente mais abundante. No entanto, embora dependamos disso, nosso
corpo não é capaz de sintetizá-la em quantidades suficientes ou armazená-la. Por isso, ela deve ser ingerida regularmente. A água deve fazer parte da dieta alimentar em
grandes quantidades, maiores do que os de qualquer outro nutriente. Podemos perder quase toda a gordura e quase metade da proteína em nosso corpo e continuamos vivos, mas a
perda de 1 a 2% da água corporal afeta a termorregulação, os sistemas cardiovasculares e sistema respiratório, além de limitar severamente o físico e mental.
 
Fonte: Emmily/Shutterstock.com
 Moléculas de água.
 
Fonte: Peter Hermes Furian/Shutterstock.com
 Modelo molecular da água.
O que é a água quimicamente pura?
Corresponde a um composto com a fórmula molecular H2O. Como o átomo de oxigênio possui apenas dois elétrons desemparelhados, para explicar a formação da molécula de
H2O, considera-se que a hibridização dos orbitais atômicos 2s e 2p do átomo de oxigênio resulta na formação de dois orbitais híbridos sp3. A sobreposição de cada um dos dois
orbitais atômicos híbridos com o orbital 1s1 de um átomo de hidrogênio forma duas ligações covalentes, que geram a formação da molécula de H2O, e os 2 orbitais sp3 são orientados
para os vértices de um tetraedro triangular regular. Os outros vértices são ocupados pelos pares não compartilhados de elétrons do oxigênio.
Isso está de acordo com o princípio de exclusão de Pauli e com a tendência de os elétrons desemparelhados se separarem o máximo possível. Experimentalmente, verificou-
se que o ângulo formado pelas duas ligações covalentes oxigênio-hidrogênio é de 105°. Também foi identificado que o comprimento da ligação oxigênio-hidrogênio é 0,96 angstroms
e gasta-se 118 kcal/mol para quebrar uma dessas ligações covalentes na molécula de H2O. Além disso, o fato de o ângulo de ligação experimental ser menor do que o teoricamente
esperado (109°) é explicado como resultado do efeito dos dois pares de elétrons não compartilhados no oxigênio, que são muito volumosos e comprimem o ângulo de ligação em até
105°.
Além disso, núcleos atômicos de carga igual se repelem. As forças de atração se devem ao fato de que elétrons e núcleos se atraem porque têm cargas opostas. O spin oposto
permite que dois elétrons ocupem a mesma região, mas fiquem o mais longe possível do restante dos elétrons.
A estrutura de uma molécula é o resultado líquido da interação das forças atrativas e repulsivas (forças intermoleculares), que estão relacionadas às cargas elétricas e ao spin dos
elétrons.
De acordo com a Teoria Ácido-Base de Brönsted-Lowry, os dois pares de elétrons não compartilhados de oxigênio na molécula de H2O conferem a ela características alcalinas.
As duas ligações covalentes da molécula de H2O são polares porque o átomo de oxigênio é mais eletronegativo do que o átomo de hidrogênio. Então, essa molécula tem um
momento dipolar eletrostático igual a 3,33x10-30 Cm (Coulomb.metro) o que também indica que a molécula de H2O (H-O-H) não é linear.
 
Fonte: Roger Brown Photography/Shutterstock.com
 Modelagem 3D de moléculas de água.
O “segredo” das características excepcionais da água está precisamente em sua composição e estrutura, que lhe dão o maior número de propriedades físicas e químicas "anormais"
entre as substâncias comuns. Essa "personalidade" é responsável por sua importância na homeostase, estrutura e função de células e tecidos do corpo. Quando comparado a
moléculas de peso molecular e composição semelhantes, a água tem propriedades físicas únicas, uma consequência de sua natureza polar e sua capacidade de formar
ligações de ponte de hidrogênio com outras moléculas.
REAÇÕES QUÍMICAS DA ÁGUA
Os três tipos mais importantes de processos químicos que ocorrem na água são:
REAÇÕES ÁCIDO-BASE (OU NEUTRALIZAÇÃO)
Controlam o conteúdo de íons na água.
REAÇÕES DE OXIDAÇÃO-REDUÇÃO (REDOX)
Controlam o tipo de íons e, principalmente, o conteúdo e as características da matéria orgânica presente.
REAÇÕES DE PRECIPITAÇÃO
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Podem ser enquadradas em um conceito mais amplo: solubilidade. Assim como as reações de neutralização, controlam o conteúdo de íons na água.
Assim, o pH e o conteúdo dos principais íons de uma água natural vêm quase determinados pela solubilização de CO2 em água e a lavagem de carbonatos das rochas.
Vamos ver como a água reage em contato com elementos distintos?
A água reage com metais. Embora seja uma substância geralmente inofensiva, existem vários produtos químicos que podem reagir perigosamente com ela por várias razões:
exotermicidade da reação, geração de substâncias inflamáveis, tóxicas ou corrosivas, ou mesmo decomposição violenta ou explosiva de reagentes. Veja como ocorre a reação entre
a água e os metais:
METAIS ALCALINOS DO GRUPO 1 DA TABELA PERIÓDICA
Estes elementos são todos sólidosque, em contato com a água, causam sua decomposição rápida para combinar vigorosamente com o ânion OH-, criando os correspondentes
hidróxidos estáveis e liberando hidrogênio. Essa reação é muito exotérmica. Ela influencia a velocidade ou violência da reação, além da temperatura da água, o grau de subdivisão do
sólido, pois, quanto menores as partículas da substância simples do elemento, maior a superfície de contato com a água, o que aumenta o perigo.
Exemplo: 2 K + 2 H2O → 2 KOH + H2
METAIS ALCALINO-TERROSOS
Os elementos alcalino-terrosos, assim como os elementos alcalinos, reagem exotermicamente com água, mas de forma menos violenta, gerando os hidróxidos correspondentes e
liberando hidrogênio. Sua reatividade aumenta à medida que sua massa atômica aumenta, embora o calor liberado pela reação não seja suficiente para iniciar a reação de combustão
de gás inflamável.
Exemplo: Mg + 2 H2O → Mg(OH)2 + H2
Algumas singularidades sobre reações de metais alcalinos-terrosos podem ser observadas: o magnésio finamente dividido, em contato com a água, pode explodir sob a ação
de um impacto; a ação do cálcio na água pode ser violenta, principalmente na presença de cloreto férrico, cloreto de ouro ou cloreto de platina.
BORO E ALUMÍNIO (GRUPO 13)
As reações da água com boro e alumínio (grupo 13) em pó resultam numa decomposição violenta da água, liberando hidrogênio capaz de inflamar pelo calor da reação.
Exemplo: 2 Al + 3 H2O → Al2O3 + 3 H2
Agora, veja como ocorre a reação da água com os demais tipos de elementos (não metais):
NÃO METAIS
O flúor é um elemento não metal que reage violentamente com a água, gerando ácido fluorídrico e oxigênio e difluoreto de oxigênio.
Exemplos:
2 F2 + 2 H2O → 4 HF + O2
2 F2 + H2O → F2O + 2 HF
HALETOS (FLUORETOS, CLORETOS, BROMETOS E IODETOS)
Geram reações violentas, liberando substâncias ácidas corrosivas, geralmente os hidrácidos correspondentes.
Exemplos de reações típicas com os haletos:
2 CIF + 2 H2O → 2 HCI + 2 HF + O2
CH3COCI + H2O → HCI + CH3COOH
CaCl2 + 2 H2O → 2 HCI + Ca (OH)2
AICI3 + 3 H2O → 6 HCI + Al2O3
SAIS
A água reage com sais e forma hidratos: a água forma combinações complexas com alguns sais, sendo chamados de hidratos. Em alguns casos, os hidratos perdem água de
cristalização e mudam sua aparência, como acontece com o sulfato cúprico, que, quando hidratado, é azul, mas se transforma em sulfato cúprico anidro de cor branca devido à perda
de água.
 
Fonte: Vector-3D/Shutterstock.com
AS FUNÇÕES DA ÁGUA NOS SISTEMAS BIOLÓGICOS
A maior parte da água é encontrada nas células que desempenham funções vitais no corpo. A água tem a função de transportar nutrientes para as células, auxiliando na
digestão dos alimentos ou estabilizando nossa temperatura. Portanto, ter o hábito de beber água regularmente é sinônimo de saúde.
 
Fonte: solar22/Shutterstock.com
 Água fluindo pelo corpo humano.
A quantidade total de água do organismo está localizada principalmente nas células, que acumulam dois terços da água no corpo. Por exemplo, em um homem com cerca de 70
quilos de peso, há, aproximadamente, 47 litros de água.
Para entender a importância da água em nosso corpo, outros fatores devem ser levados em consideração:
O cérebro, pulmões, coração, fígado e rins possuem de 65% a 85% de água.
Os ossos também contêm água, embora em menor grau, com aproximadamente 30%.
A água é um componente fundamental do sangue. O plasma, que corresponde a 55% do volume sanguíneo, é composto por 90% de água.
FUNÇÕES DA ÁGUA NOS SISTEMAS BIOLÓGICOS
No vídeo a seguir, falaremos sobre a participação da água em reações químicas, no controle da temperatura do corpo e no transporte de nutrientes.
Agora que você assistiu ao vídeo, vamos aprender um pouco mais sobre as funções da água?
A água controla a temperatura do nosso corpo: ela permite que o corpo elimine calor quando a temperatura ambiente é baixa. Mas, quando está quente, acontece o contrário: o
corpo faz com que a água evapore e apareça o suor para esfriar o corpo.
A água, entre suas principais funções, ajuda a eliminar as toxinas. Com a ingestão de H2O, as toxinas são descartadas e expelidas na forma de fezes ou urina. O consumo regular
de água ajuda na digestão (a água torna esta função do nosso corpo mais rápida e efetiva), facilita o fluxo sanguíneo, a reprodução e movimento celular. Além de tudo isso, a
água é um lubrificante eficaz para as articulações e atua como um amortecedor para os olhos, o cérebro, a medula espinhal e, em mulheres grávidas, é fundamental para o
feto e o líquido amniótico. A água ainda impede que as membranas mucosas sequem, como lágrimas, saliva na boca ou muco no nariz.
 
Fonte: solar22/Shutterstock.com
 Água em determinados órgãos e partes do corpo humano.
A composição e a estrutura dão à água algumas características físicas e químicas de grande importância nas suas funções biológicas, especialmente aquelas
relacionadas às capacidades solvente, de transporte, estrutural e termorregulatória. Vamos lembrar que as funções dos sistemas e processos biológicos sempre podem ser
explicadas em termos de processos físicos e químicos.
O comportamento térmico da água é único e, por isso, a água é a principal responsável pelo sistema termorregulador do organismo, mantendo constante a temperatura
corporal, independentemente do ambiente e da atividade metabólica. Esta é uma de suas funções mais importantes.
A água possui alta condutividade térmica, o que permite a distribuição rápida e regular do calor corporal, evitando gradientes de temperatura entre as diferentes áreas corpo e
favorecendo a transferência de calor para a pele a ser evaporada. Seu alto calor específico [1 kcal/kg.°C = 4180 J/kg·K], consequência da grande capacidade para armazenamento de
energia em ligações de hidrogênio, converte-a em um regulador de alterações térmicas. Embora receba ou produza uma grande quantidade de calor, sua temperatura muda muito
pouco, graças à sua grande capacidade de armazenar calor.
O aparelho metabólico do homem para a digestão e processamento de nutrientes e para a contração muscular é altamente endergônico, liberando grandes quantidades de
calor que devem ser dissipadas para manter a homeotermia. Por exemplo, o efeito termogênico da digestão dos alimentos é de 10-15% do conteúdo calórico de uma dieta mista. A
contração muscular é ainda um contribuinte maior para a carga de calor do corpo, uma vez que a transformação da energia química (ATP) em energia mecânica é muito
ineficaz, liberando 70-75% energia na forma de calor. Assim, durante o exercício, quando aumenta a necessidade de uso de energia mecânica, a produção de calor também é maior.
Nestes casos, para evitar um aumento perigoso da temperatura, a água absorve o calor onde é gerado e o dissipa em compartimentos líquidos do corpo, minimizando o risco
de dano localizado pelo calor a enzimas ou estruturas de proteína. Daí a importância da grande quantidade de água que o corpo possui e, ainda, que essa quantidade não fique
abaixo de certos limites.
A função termorreguladora da água também está relacionada a outra de suas características físicas, o que lhe confere seu efeito de resfriamento: seu alto calor de
vaporização [a 25ºC é 540 kcal/L], uma consequência da atração entre as moléculas de água adjacente (das pontes de hidrogênio) que conferem à água líquida grande coesão
interna.
 
Fonte: CGN089/Shutterstock.com
 Suor no corpo humano.
A água, para evaporar, absorve mais calor do que qualquer outra substância. Para cada litro de suor ou água na respiração que o corpo vaporiza, cerca de 540 kcal de calor corporal
são dissipados para alcançar um resfriamento eficaz. Assim, diante de uma carga extra de calor, ele vai ser dissipado pela evaporação de quantidades relativamente pequenas de
água, protegendo-nos da desidratação.
 ATENÇÃO
Embora suar seja uma forma muito eficaz de remover o calor, pode levar, quando ocorrer por tempo prolongado, à perda excessiva de água que, se não for substituída,pode causar
problemas graves. Na verdade, o corpo precisa equilibrar a perda de ingestão de líquidos para poder continuar a manter a capacidade de regular a temperatura corporal.
Quando as perdas de suor ultrapassam perigosamente a ingestão, o sistema circulatório não é capaz de lidar com a situação e o fluxo sanguíneo para a pele é reduzido. Isso dá lugar
a menos suor e, portanto, menos capacidade de perder calor. Nessas condições, há um aumento na temperatura corporal, que pode ter consequências fatais.
 
Fonte: Excellent Dream/Shutterstock.com
 Tensão superficial.
A água tem um alto valor de tensão superficial. As moléculas de superfície são fortemente atraídas, embora algumas substâncias possam quebrar essa atração. É o caso do
sabonete, que forma espuma ou sais biliares que facilitam a digestão das gorduras. Gotas de gordura emulsionada se organizam depois em micelas, que aumentam a absorção
(criam um maior gradiente de difusão) e facilitam a entrada de outros nutrientes. No intestino, gotículas de gordura são observadas na forma de uma emulsão, mas também como
micelas, muito maiores do que as gotículas emulsionadas e sempre em maior quantidade, que os lipídios que transportam o enterócito para mais perto de ser absorvido. Dessa forma,
os sais biliares melhoram a digestibilidade e a absorção de gordura e outros nutrientes.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. (PISM – UFJF) VOCÊ JÁ DEVE TER OBSERVADO UM INSETO CAMINHANDO PELA SUPERFÍCIE DA ÁGUA DE UMA LAGOA. A
PROPRIEDADE DA ÁGUA QUE PERMITE QUE A PATA DO INSETO NÃO ROMPA A CAMADA DE ÁGUA É:
A) Adesão
B) Calor específico
C) Tensão superficial
D) Calor de vaporização
E) Capilaridade
2. (ENEM - 2015) DURANTE UMA EXPEDIÇÃO, UM GRUPO DE ESTUDANTES SE PERDEU DE SEU GUIA. AO LONGO DO DIA EM QUE ESSE
GRUPO ESTAVA PERDIDO, SEM ÁGUA E DEBAIXO DE SOL, OS ESTUDANTES PASSARAM A SENTIR CADA VEZ MAIS SEDE.
CONSEQUENTEMENTE, O SISTEMA EXCRETOR DESSES INDIVÍDUOS TEVE UM ACRÉSCIMO EM UM DOS SEUS PROCESSOS FUNCIONAIS.
NESSA SITUAÇÃO, O SISTEMA EXCRETOR DOS ESTUDANTES:
A) Aumentou a filtração glomerular.
B) Produziu maior volume de urina.
C) Produziu urina com menos ureia.
D) Produziu urina com maior concentração de sais.
E) Reduziu a reabsorção de glicose e aminoácidos.
GABARITO
1. (PISM – UFJF) Você já deve ter observado um inseto caminhando pela superfície da água de uma lagoa. A propriedade da água que permite que a pata do inseto não
rompa a camada de água é:
A alternativa "C " está correta.
 
A tensão superficial da água é a quantidade de energia necessária para aumentar a superfície da água definida por unidade de área. A causa da tensão superficial da água são as
forças das ligações de hidrogênio dentro das moléculas de água, embora também dependa da natureza e da temperatura ambiente.
2. (Enem - 2015) Durante uma expedição, um grupo de estudantes se perdeu de seu guia. Ao longo do dia em que esse grupo estava perdido, sem água e debaixo de sol,
os estudantes passaram a sentir cada vez mais sede. Consequentemente, o sistema excretor desses indivíduos teve um acréscimo em um dos seus processos
funcionais. Nessa situação, o sistema excretor dos estudantes:
A alternativa "D " está correta.
 
Nesse caso, houve a produção de urina com maior concentração de sais, pois, como os estudantes perderam grande quantidade de água pelo suor e não repuseram esse líquido, a
reabsorção de água nos rins será intensa a fim de manter a quantidade ideal dessa substância no organismo.
MÓDULO 2
 Comparar as interações intermoleculares que ocorrem em meio aquoso
FORÇAS INTERMOLECULARES
As forças intermoleculares são as interações entre as moléculas de um composto ou mistura. Elas definem, em grande medida, o comportamento físico e químico das substâncias e
podem ser de dois tipos: internos ou intramoleculares e externos ou intermoleculares.
A seguir, veja os dois tipos interação.
INTRAMOLECULAR
Deve-se à interação entre os núcleos dos átomos e as nuvens eletrônicas que os cercam. Existem forças de atração entre os núcleos dos átomos e elétrons na própria nuvem e nas
nuvens eletrônicas de átomos com os quais se ligam. Existem forças repulsivas entre núcleos vizinhos ou entre elétrons. As forças de atração devem ser maiores que as repulsivas
para que a molécula seja estável.
INTERMOLECULAR
Fundamentalmente, isso se deve à polaridade das moléculas e, em parte, ao estado de agregação do composto, à solubilidade, à temperatura de fusão, ao ponto de ebulição e à
viscosidade. As forças são estabelecidas entre pares de substâncias como íon, íon-dipolo, interações dipolo-dipolo, forças de Van der Waals e ligações de hidrogênio. Veja cada uma
delas a seguir:
INTERAÇÃO ÍON-ÍON
As substâncias com a polaridade mais alta são iônicas. Na ligação iônica, há as forças mais intensas devido à atração entre espécies com carga oposta ou íons. No cloreto de sódio
sólido, NaCl(s), encontra-se a interação íon-íon entre os íons de sódio (Na+) e cloreto (Cl-).
INTERAÇÃO ÍON-DIPOLO
Em relação à intensidade da força, segue-se a interação íon-dipolo, que ocorre em soluções aquosas de cloreto de sódio, por exemplo. Neste caso, a atração entre água e íons é tão
forte que quebra a ligação iônica e separa os íons em um processo conhecido como dissociação. Há atração entre íon sódio e oxigênio da água e entre o íon cloreto e os hidrogênios
na água.
INTERAÇÃO DIPOLO-DIPOLO
As interações dipolo-dipolo ocorrem entre as moléculas polares; o polo positivo de uma molécula atrai o polo negativo da outra molécula. Quanto maior a polaridade de um composto,
maiores serão as forças de interação geradas entre suas moléculas. Esta interação ocorre no sistema clorofórmio (CHCl3) - iodometano (CH3I). As interações dipolo-dipolo também
ocorrem entre as moléculas do mesmo composto, por exemplo, no iodometano, em que ocorre a interação entre o iodo de uma molécula e os hidrogênios de outra.
INTERAÇÕES COM DIPOLOS INDUZIDOS (FORÇAS DE LONDON)
Existem interações fracas entre as moléculas dos compostos apolares. Essas pequenas forças ocorrem devido ao aparecimento momentâneo de dipolos induzidos pelo movimento
de elétrons na nuvem, de tal forma que, em um determinado momento, os elétrons estão localizados em uma extremidade da nuvem, gerando um dipolo induzido de forma
semelhante. Essas forças são conhecidas como interações com dipolos induzidos.
FORÇAS DE VAN DER WAALS
São as interações que ocorrem entre núcleos e elétrons. Também se incluem aquelas que acontecem devido a dipolos induzidos. Esse conceito foi introduzido pelo físico Johannes
van der Waals para explicar a interação entre as moléculas apolares e entre elas e as polares. São interações responsáveis por fenômenos como adesão, fricção, tensão superficial e
viscosidade. Essas forças ocorrem entre gases apolares e são responsáveis pela propriedade de liquefação, embora a baixas temperaturas e altas pressões.
PONTES DE HIDROGÊNIO
São força de atração forte que ocorrem entre uma molécula polar com, pelo menos, um átomo de hidrogênio ligado a um átomo altamente eletronegativo (F, O, N) e próximo a outra
molécula polar, que também possui outro átomo eletronegativo. A ponte de hidrogênio explica o alto ponto de ebulição da água (100°C) em comparação com H2S (-60,7°C), H2Se
(-41,5°C) e H2Te (-2,2°C).
Como explicar a variação em pontos de ebulição e fusão de diferentes substâncias e seu comportamento geral em relação às mudanças na temperatura?
Podemos resumir a resposta a essa pergunta em dois fatores principais:
FORÇAS INTERMOLECULARES
MASSA MOLECULAR
Na imagem a seguir, vemos a variação dos pontos de ebulição dos hidretos dos grupos 14, 15, 16 e 17. Esse gráfico nos dá uma visão muito clara dessa diferença.
 
Fonte: EnsineMe.
 Pontos de ebulição de hidretos.
As forças que mantêm as moléculas unidas geralmente são chamadas de forças ou interações intermoleculares. Elas são particularmente importantes em relação à forma como as
moléculas interagem biologicamente.
As interações intermolecularessão responsáveis por uma ampla variedade de propriedades físicas: estado de agregação, solubilidade, pontos de fusão e ebulição, tensão
superficial, viscosidade. O normal é que, em um mesmo sistema, estejam presentes mais de um tipo dessas interações atuando de forma simultânea. A soma de todos eles
confere uma energia excepcionalmente alta. Temos que levar em consideração que a manifestação dessas propriedades é altamente dependente da temperatura.
Na tabela a seguir, há uma comparação entre as ligações químicas (forças intramoleculares) e as forças intermoleculares:
Ligações químicas Forças intermoleculares
Não são muito dependentes da temperatura. São altamente dependentes da temperatura: um aumento na a temperatura produz uma diminuição nas
interações intermoleculares exibido.
São consideravelmente mais fortes do que as forças
intermoleculares.
São mais fracos do que as ligações químicas, na ordem de 100 vezes menor.
A distância da ligação é muito pequena, no nível de Å. A distância da ligação está no nível de vários Å.
Existe uma estequiometria dependente dos elétrons
compartilhados.
Não têm uma estequiometria definida.
As interações entre os átomos são quebradas e formados por
reações químicas.
As interações se rompem e se formam por meio de mudanças físicas.
Eles não mudam no nível microscópico, a menos que
quebrem.
Eles estão constantemente mudando no nível microscópico.
 Atenção! Para visualizaçãocompleta da tabela utilize a rolagem horizontal
 
Fonte: HQuality/Shutterstock.com
AS INTERAÇÕES INTERMOLECULARES EM MEIO AQUOSO
Como vimos anteriormente, dentro de uma molécula, os átomos são unidos por forças intramoleculares (principalmente ligações iônicas, metálicas ou covalentes). Esses são os
pontos fortes que devem ser superados para produzir uma mudança química. Essas forças, portanto, determinam as propriedades químicas das substâncias.
No entanto, existem outras forças intermoleculares que atuam em diferentes moléculas ou íons que se quebram e se atraem. Essas forças são aquelas que determinam as
propriedades físicas das substâncias como, por exemplo, o estado de agregação, o ponto de fusão e ebulição, a solubilidade, a tensão superficial, a densidade etc.
Como as interações entre as moléculas geralmente são fracas, mas muito numerosas, sua contribuição é importante para definir as características físicas tanto de sustâncias puras
como de misturas. A figura a seguir resume os diferentes tipos de forças intermoleculares:
 
Fonte: EnsineMe
 Interações entre moléculas.
Não podemos esquecer que uma molécula é um dipolo quando há uma distribuição assimétrica de elétrons, já que a molécula é composta por átomos de eletronegatividade
diferente. Como consequência, os elétrons estão, preferencialmente, na vizinhança do átomo mais eletronegativo. Isso cria duas regiões (ou polos) na molécula, uma com carga
parcial negativa e outra com carga parcial positiva.
As ligações de hidrogênio são um caso especial de interação dipolo-dipolo. Eles ocorrem quando um átomo de hidrogênio é covalentemente ligado a um elemento que é:
Muito eletronegativo e com pares eletrônicos sem compartilhamento.
Muito pequeno, portanto, capaz de se aproximar do núcleo de hidrogênio.
Essas duas condições são satisfeitas no caso dos átomos de F, O e N.
A ligação que esses elementos formam com o hidrogênio é muito polar. O átomo de hidrogênio é um centro de cargas positivas que será atraído para os pares de elétrons não
compartilhados dos átomos eletronegativos de outras. É uma ligação fraca (entre 2 e 10 kcal/mol). Porém, por serem muito abundantes, sua contribuição para a coesão entre as
biomoléculas é grande.
Muitas das propriedades físicas e químicas da água ocorrem devido às ligações de hidrogênio. Cada molécula de água é capaz de formar quatro pontes de hidrogênio, o que
explica seu alto ponto de ebulição, já que é necessário quebrar muitas ligações de hidrogênio para que uma molécula de água passe ao estado gasoso.
 
Fonte: magnetix/Shutterstock.com
 Ligações de Hidrogênio na água.
Essa interação é essencial nos meios biológicos, uma vez que:
Condiciona grandemente a estrutura espacial de proteínas e ácidos nucleicos.
Está presente em grande parte das interações que ocorrem entre diferentes tipos de biomoléculas em uma infinidade de processos fundamentais para os seres vivos.
Cada molécula de água, com suas quatro cargas parciais em um arranjo tetraédrico, pode ser ligada por ligação de hidrogênio a quatro outras moléculas vizinhas que, por sua vez,
estão dispostas tetraedricamente em torno da molécula central.
No gelo, cada molécula de água está ligada a exatamente quatro de suas vizinhas, formando uma rede cristalina regular. Quando o gelo derrete, algumas ligações de hidrogênio são
quebradas, de modo que, à temperatura ambiente, cada molécula de água é ligada a uma média de 3 moléculas adjacentes. Se a rigidez do gelo for comparada com a extrema
fluidez da água líquida, essa pequena diferença entre os dois é surpreendente em termos do grau de ligação entre suas moléculas; se as moléculas de água líquida são tão
fortemente ligadas por hidrogênio, ela deve ser muito mais viscosa.
Mas por que isso acontece?
A explicação para esse curioso fenômeno está na curta vida da ponte de hidrogênio. Como a energia envolvida na formação de uma ponte de hidrogênio é da mesma ordem de
grandeza que a energia térmica presente na água à temperatura ambiente, elas são estabelecidas e quebradas com muita facilidade. Foi calculado que a meia-vida de uma ponte
de hidrogênio é da ordem de 10-9 segundos. Essa circunstância permite às moléculas de água uma grande mobilidade em um raio curto, pois cada uma pode formar ligações de
hidrogênio sucessivas com muitas de suas vizinhas em um tempo muito pequeno.
 
Fonte: New Africa/Shutterstock.com
PROCESSO DE SOLUBILIZAÇÃO EM ÁGUA DE COMPOSTOS IÔNICOS E NÃO
IÔNICOS
A abundância e onipresença da água na matéria viva não deve nos levar ao erro de considerá-la um líquido inerte. Pelo contrário, a água participa ativamente como reagente em
muitas reações químicas celulares e, mais importante, a estrutura e as propriedades das fibras biomoleculares e outros componentes celulares dependem de sua interação com as
moléculas de água que a rodeiam.
Entre as propriedades físicas da água, a extraordinária capacidade que possui para dissolver uma ampla gama de substâncias destaca-se pela sua importância biológica. Outras
propriedades são usadas por alguns seres vivos, nos quais a água desempenha funções específicas. No entanto, como a grande maioria das biomoléculas é encontrada nas células
em solução aquosa, as propriedades de dissolução da água são de suma importância para todas as formas de vida.
Assim como as demais propriedades físicas, a capacidade solvente da água é baseada em sua natureza dipolar, o que lhe permite estabelecer interações eletrostáticas com
certos tipos de solutos. Podemos considerar três tipos de substâncias quanto à sua solubilidade em água:
SUBSTÂNCIAS HIDROFÍLICAS (DO GREGO "AMANTES DA ÁGUA")
São claramente solúveis em água. Entre elas, podemos diferenciar substâncias iônicas, que possuem carga elétrica líquida, e substâncias polares, com cargas parciais em sua
molécula. Muitas biomoléculas são substâncias iônicas, como sais minerais e biomoléculas orgânicas que possuem grupos funcionais ionizados no pH da célula (por exemplo,
aminoácidos). Muitas outras são substâncias polares, como biomoléculas orgânicas com grupos funcionais capazes de formar ligações de hidrogênio (por exemplo, açúcares).
A água é um bom solvente para esse tipo de substância, pois sua molécula, por apresentar cargas parciais, pode estabelecer interações eletrostáticas com moléculas de
soluto: quando uma substância iônica ou polar se dissolve na água, as interações água-soluto substituem de forma energética favorável às interações soluto-soluto da rede cristalina.
SUBSTÂNCIAS HIDROFÓBICAS (DO GREGO "MEDO DA ÁGUA")
São totalmenteinsolúveis ou imiscíveis com a água. São caracterizadas por não possuírem cargas elétricas líquidas ou parciais, ou seja, são totalmente apolares. Este
caráter apolar impede que estabeleçam interações energéticas favoráveis com as moléculas de água. Além disso, interferem nas ligações de hidrogênio entre elas, razão pela qual,
quando em meio aquoso, tendem a se agregar e precipitar. Dessa forma, eles oferecem à água a mínima superfície de contato possível e também minimizam as interferências que
exercem nas ligações de hidrogênio entre suas moléculas. Algumas biomoléculas, como gorduras neutras e ceras, são de natureza hidrofóbica; o mesmo ocorre com os gases
biologicamente importantes, como O2, CO2 e N2, que são pouquíssimo solúveis em água.
SUBSTÂNCIAS ANFIPÁTICAS
São substâncias que possuem uma parte polar (ou carregada) e uma parte apolar em sua molécula. Quando essas substâncias são misturadas à água, as duas zonas de sua
molécula experimentam tendências opostas: as zonas polares tendem a estabelecer interações eletrostáticas com as moléculas de água, enquanto as zonas apolares tendem a se
agregar para oferecer a mínima superfície de contato com ela.
O resultado dessas duas tendências opostas é que as moléculas anfipáticas se associam para formar estruturas estáveis chamadas micelas, nas quais as zonas polares estão
dispostas para fora, em contato com a água, enquanto as zonas apolares o fazem. Eles se movem para dentro, isolados do contato com a água e unidos por atrações fracas
chamadas interações hidrofóbicas. Sob certas condições, as substâncias anfipáticas na água podem dar origem a bicamadas fechadas sobre si mesmas, que constituem a
base estrutural das membranas celulares. Algumas biomoléculas importantes são substâncias anfipáticas; estes incluem ácidos graxos, proteínas globulares e uma ampla
categoria de lipídios chamados lipídios de membrana.
Visto que a água é o solvente no qual a grande maioria das biomoléculas está dissolvida, é claro que as propriedades das soluções aquosas serão de grande importância para os
seres vivos. Agora, analisaremos quais tipos de soluções aquosas estão presentes nos seres vivos, bem como suas propriedades mais relevantes do ponto de vista biológico.
Dois tipos de soluções aquosas de interesse biológico são reconhecidos com base no tamanho das partículas de soluto:
Soluções moleculares (ou verdadeiras)
Nelas, as partículas de soluto medem menos de 10 nm. Cada partícula é uma molécula individual.
Soluções coloidais
O tamanho das partículas do soluto oscila entre 10 nm e 100 nm. Essas partículas podem ser agrupamentos de moléculas (por exemplo, micelas) ou grandes moléculas únicas
(macromoléculas).
Dado que as biomoléculas têm tamanhos muito variados, podemos conceber o meio celular como uma solução aquosa complexa, na qual coexiste uma infinidade de solutos, alguns
de tamanho molecular e muitos outros de tamanho coloidal.
A presença de solutos dissolvidos altera a geometria característica dos aglomerados de moléculas de água. Cada molécula ou íon do soluto interage com uma série de
moléculas de água ao seu redor, forçando-as a se organizarem de maneira diferente do que fariam na ausência do soluto. Essa alteração na estrutura da água se manifesta pelo
surgimento de uma série de novas propriedades, características da solução, chamadas de propriedades coligativas. Essas propriedades incluem uma diminuição do ponto de
fusão, um aumento do ponto de ebulição e uma diminuição da pressão de vapor, mas a que tem maior interesse biológico é a osmose. Por isso, vamos prestar atenção especial a ela.
OSMOSE
Quando duas soluções aquosas de diferentes concentrações, como representado na figura a seguir, são separadas por uma membrana semipermeável, ou seja, por uma membrana
que permite a passagem de moléculas de água, mas não de moléculas de soluto, a tendência do solvente de diluir o soluto se manifesta por um fluxo diferencial de água através da
membrana: mais água passa da solução mais diluída para a mais concentrada do que na direção reversa.
 
Fonte: Designua/Shutterstock.com
 Osmose: fluxo diferencial em membrana semipermeável.
Esse fenômeno é conhecido pelo nome de osmose. De acordo com a base físico-química, as interações eletrostáticas entre as moléculas de água e as moléculas de soluto, mais
abundantes na solução mais concentrada, retêm as moléculas de água em maior extensão no compartimento que armazena essa solução.
O fluxo diferencial a que nos referimos provoca um aumento do nível do líquido no compartimento da solução mais concentrada. Quando o líquido atinge uma determinada
altura (h), a pressão hidrostática gerada por esse volume adicional de líquido neutraliza o referido fluxo diferencial, atingindo o equilíbrio quando o referido fluxo é de igual magnitude
em ambas as direções. Essa pressão hidrostática, necessária para atingir o equilíbrio, é conhecida como pressão osmótica.
E por que há um maior interesse na osmose?
O interesse biológico dessa propriedade das soluções que chamamos de osmose reside no fato de que as membranas celulares são semipermeáveis: permitem a passagem livre
de moléculas de água, mas exercem uma permeabilidade seletiva na maioria das biomoléculas nela dissolvidas. Como consequência, as células estão sujeitas a fenômenos
osmóticos, que dependerão da concentração de solutos no meio em que se encontram.
A seguir, veja o que ocorre quando a célula está inserida em meios com diferentes quantidades de soluto.
 
Fonte: Achiichiii/Shutterstock.com
Se a concentração de solutos no meio for maior do que no interior da célula (meio hipertônico), ele perderá água por osmose, sofrendo uma retração que levará à morte celular em
grau extremo (plasmólise).
 
Fonte: Achiichiii/Shutterstock.com
Se a concentração de solutos no meio for igual à do interior da célula (meio isotônico), ela estará em equilíbrio osmótico com seu ambiente e não sofrerá alterações.
 
Fonte: Achiichiii/Shutterstock.com
Se a concentração de solutos no meio for inferior à do interior da célula (meio hipotônico), a consequente entrada de água na célula produzirá um aumento da pressão osmótica em
seu interior. A princípio, esse aumento se traduzirá em um inchaço maior da célula (turgescência); posteriormente, quando a pressão osmótica interna superar a resistência
mecânica da membrana (que é muito limitada), ocorrerá a lise (ruptura da membrana com perda do conteúdo celular) e a morte da célula (plasmoptise).
PROCESSOS DE SOLUBILIZAÇÃO EM ÁGUA
Assista ao vídeo a seguir para saber mais sobre a interação entre moléculas de soluto e solvente.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. (UFV-MG) DAS SUBSTÂNCIAS REPRESENTADAS A SEGUIR, AQUELA QUE APRESENTA LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO ENTRE SUAS
MOLÉCULAS É:
A) CH3COONa
B) CH3CH2OH
C) CH3CH2OCH2CH3
D) CH3COCl
E) CH3COCH3
2. (FUC-MT) NA DESIDRATAÇÃO INFANTIL, ACONSELHA-SE A ADMINISTRAÇÃO DE SORO FISIOLÓGICO PARA REEQUILIBRAR O
ORGANISMO. QUANDO INJETADO NAS VEIAS, ESTE SORO DEVE:
A) Ser isotônico em relação ao sangue.
B) Ser hipertônico em relação ao sangue.
C) Ser hipotônico em relação ao sangue.
D) Ter pressão osmótica maior do que a do sangue.
E) Ter pressão osmótica menor do que a do sangue.
GABARITO
1. (UFV-MG) Das substâncias representadas a seguir, aquela que apresenta ligações de hidrogênio entre suas moléculas é:
A alternativa "B " está correta.
 
A ligação de hidrogênio é realizada entre o hidrogênio e alguns dos seguintes elementos: F, O ou N. O composto b possui o oxigênio ligado ao hidrogênio.
2. (FUC-MT) Na desidratação infantil, aconselha-se a administração de soro fisiológico para reequilibrar o organismo. Quando injetado nas veias, este soro deve:
A alternativa "A " está correta.
 
Uma solução isotônica é caracterizada pela igualdade de concentração de soluto nas soluções, por exemplo a quantidade de água que entra na célula é a mesma que sai, ou seja, há
um equilíbrio entre a solução e a célula.
MÓDULO 3
 Aplicar os cálculos das principaisunidades de concentração
SOLUÇÕES
Uma solução é uma mistura homogênea cujos componentes, soluto e solvente, que não podem ser separados por métodos mecânicos simples (filtração, decantação e centrifugação).
As soluções verdadeiras consistem em um solvente e um ou mais solutos cujas proporções variam de uma solução para outra.
Por definição, o solvente é a espécie encontrada em maior proporção e o soluto é a espécie em menor grau. Nas soluções, pode haver diferentes combinações em que sólidos,
líquidos ou gases atuam como solutos ou como solventes. A classe mais comum é aquela em o que o solvente é um líquido; por exemplo, a água do mar é uma solução aquosa de
muitos sais e alguns gases.
 
Fonte: grayjay/Shutterstock.com
 Formação da solução: uma solução é composta de partículas, solutos e um solvente.
A facilidade do processo de solução depende de dois fatores:
A mudança de conteúdo energia (exotermicidade ou endotermicidade).
A mudança na desordem (entropia) que acompanha o processo.
A espontaneidade de um processo é favorecida por uma diminuição na energia do sistema, que corresponde a processos exotérmicos, e por um aumento na desordem do sistema.
Muitos sólidos se dissolvem em líquidos por meio de processos endotérmicos. A razão é que a endotermicidade é superada pelo grande aumento da desordem que acompanha a
solução do soluto. As partículas de soluto são muito ordenadas em uma rede cristalina, mas se movem para o aleatório em uma solução líquida. Quase todos os processos de
solução ocorrem em um aumento da desordem de soluto. Veja como ocorre esse processo:
A uma determinada temperatura, a taxa de dissolução aumenta se os cristais forem pulverizados como consequência do aumento da área exposta do soluto com o solvente.
A pulverização também aumenta o número de vértices e arestas. Com isso, os íons serão menos fortemente unidos.
Quando um sólido iônico é introduzido na água, alguns de seus íons se solvatam e se dissolvem.
A velocidade desse processo diminui com o tempo porque a superfície de cada cristal está ficando cada vez menor. Ao mesmo tempo, os íons na solução aumentam e há colisões
entre os íons dissolvidos e o sólido.
Essas colisões causam recristalização ou precipitação.
Depois de um certo tempo, as velocidades dos dois processos opostos se igualam e os íons sólidos e dissolvidos são considerados em equilíbrio.
Uma vez que o equilíbrio é estabelecido, não se dissolve mais sólido sem que se produza cristalização do mesmo peso de íons dissolvidos. Esta solução é denominada
saturada.
A saturação ocorre em baixas concentrações para as espécies dissolvidas em solventes em aqueles que são pouco solúveis e em altas concentrações quando a substância é muito
solúvel. A solubilidade dos sólidos aumenta com a temperatura. Então, às vezes, eles podem preparar soluções supersaturadas, que contêm uma concentração maior de
soluto do que o necessário para atingir a saturação.
 
Fonte: VectorMine/Shutterstock.com
 Ilustração sobre solubilidade.
Alguns pontos devem ser levados em consideração:
Substâncias totalmente miscíveis podem ser dissolvidas em todas as proporções.
Substâncias que podem ser dissolvidas, mas não em todas as proporções, são parcialmente miscíveis.
A solubilidade é a concentração máxima que pode atingir um determinado soluto em um determinado solvente.
A solubilidade depende da temperatura e pressão.
Para que uma substância seja solúvel em um solvente (e em que medida seja), depende da entalpia e da entropia da solução.
Em um sistema em T (temperatura) e P (pressão) constantes, a solubilidade depende da variação da energia livre de Gibbs no processo de formação da dissolução.
 
Fonte: Africa Studio/Shuterstock.com
PRINCIPAIS UNIDADES DE CONCENTRAÇÃO
A quantidade de um soluto dissolvido em uma quantidade específica de solvente é a sua concentração. Quando uma solução contém uma alta concentração de soluto, é considerada
uma solução concentrada; quando contém uma quantidade relativamente pequena, é chamada de solução diluída.
A concentração pode ser expressa de várias maneiras. Veja a seguir:
FÍSICAS QUÍMICAS
Porcentagem (p/p ou m/m; p/v; v/v) Molaridade (M)
Partes por milhão (ppm) e partes por bilhão (ppb) Fração molar (X)
 Atenção! Para visualizaçãocompleta da tabela utilize a rolagem horizontal
PORCENTAGEM
A concentração das soluções é expressa em termos de massa percentual de soluto, isto é, o peso do soluto por 100 unidades de massa da solução. A unidade usada com maior
frequência é o grama (g).
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
PARTES POR MILHÃO (PPM) E PARTE POR BILHÃO (PPB)
São unidades de concentração usadas para soluções muito diluídas. Uma solução cuja concentração é de 1 ppm contém 1 grama de soluto por milhão (106) gramas de solução ou,
em forma equivalente, 1 mg de soluto por quilograma de solução. Já uma concentração de 1 ppb indica que contém 1g de soluto por um bilhão (109) gramas de solução. Pelo fato de
que essas soluções aquosas diluídas têm densidades de 1 g/mL = 1 kg/L, 1 ppm também corresponde a 1 mg de soluto por litro de solução e 1 ppb corresponde a 1 µg de soluto por
litro de solução.
Porcentagem peso/peso (%p/p) ou massa/massa (%m/m)  =   . 100massa de soluto (g)
massa de solução(g)
Porcentagem peso/volume (%p/v) ou massa/volume (%m/v)  =   . 100massa de soluto (g)
volume de solução(mL)
Porcentagem volume/volume (%v/v)  =   . 100volume de soluto (mL)
volume de solução(mL)
ppm  =   . 106
massa de soluto (g)
massa de solução(g)
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
MOLARIDADE (M OU MOL/L)
A molaridade (M) é uma forma comum de expressar a concentração de soluções. Ela é definida como o número de mols de soluto por litro de solução. Em forma simbólica,
molaridade é apresentada como:
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
FRAÇÃO MOLAR
A fração molar de um componente em uma solução é dada pelo número de mols do referido componente dividido pelo número total de mols de todos os componentes na solução
(soluto mais solvente). O símbolo X é comumente usado para a fração molar, com um subscrito que indica o componente no qual a fração se refere. Por exemplo, a fração de ácido
clorídrico molar, HCl, em uma solução pode ser representado como XHCl. A soma das frações molares de todos os componentes de uma solução deve ser igual a 1,0.
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
ppm  =   . 109
massa de soluto (g)
massa de solução(g)
M   =  número de mols do soluto / litros de solução
Xi  =  número de mols do componente i / número de mols totais
 
Fonte: H_Ko/Shutterstock.com
CÁLCULOS ENVOLVIDOS NA CONVERSÃO DE UNIDADES DE CONCENTRAÇÃO E
EM DILUIÇÕES
UNIDADES DE CONCENTRAÇÃO
Assista ao vídeo a seguir para aprender sobre porcentagens, concentração comum, molaridade e as relações entre elas.
Agora, verificaremos em alguns exemplos os cálculos de concentração nas diversas unidades e observaremos como as soluções se comportam. Vamos lá?

Calcule a molaridade de uma solução que foi preparada dissolvendo 14 g de KOH em quantidade suficiente água para obter 250 mL de solução. (massa molar de KOH =
56 g/mol).
Resolução:
De acordo com a definição de "molaridade", devemos calcular o número de mol de soluto (KOH) que foram dissolvidos no volume dado, ou seja, "g de soluto transformado em mol de
soluto" por meio da massa molar. Então:
56 g de KOH / 1 mol = 14 g de KOH/X
X = 0,25 mol de KOH
Agora, de acordo com a definição de molaridade, o número de mols deve estar contido em 1000 mL (ou 1 L) de solução, que é o volume padrão para esta unidade de concentração,
que é determinado usando a seguinteabordagem:
0,25 mol / 250 mL de solução = X / 1000 mL de solução
X = 1 mol de KOH
Resposta:
Existe 1 mol de KOH (soluto) dissolvido em 1000 mL de solução. Portanto, a concentração de solução é 1 molar ou 1 M.

Quantos g de Ca(OH)2 são necessários para preparar 3 L de solução 0,5 M? (Peso molecular = 74 g/mol).
Resolução:
0,5 M significa que há 0,5 mol do composto em 1 L de solução; então, o número de mols que existirá em 3 L pode ser obtido dessa forma:
0,5 mol / 1 L = X / 3 L
X = 1,5 mol de Ca(OH)2
Como o PM permite transformar "1,5 mols de soluto em g", a seguinte abordagem pode ser realizada:
74 g / 1 mol = X / 1,5 mol
X = 111g de Ca(OH)2
Resposta:
Para preparar 3 L de solução de Ca(OH)2 0,5 M, 111 g desse composto devem ser dissolvidos em água suficiente para atingir 3 L de solução.

Quantos mols de HCl existem em 50 mL de solução 0,25 M desse ácido?
Resolução:
Aplicando a definição de molaridade: a concentração de 0,25 M indica que há 0,25 mol de HCl em 1 L de solução. Portanto, o cálculo do número de mols que estarão em 50 ml de
solução (ou 0,05 L) é obtido a partir da seguinte proporção:
0,25 mol / 1 L = X / 0,05 L
X = 0,0125 mol de HCl

Qual volume de HNO3 2 M é necessário medir para ter 0,5 mol do ácido necessário para uma certa reação?
Resolução:
2 mol / 1 L = 0,5 mol / X
X = 0,25 L = 250 mL

(UFSCAR - SP) Uma solução salina contém 0,900 gramas de NaCℓ, com massa molar igual a 58,5 g/mol, em 100 mL de solução aquosa. Qual é a concentração salina
expressa em mol/L?
Resolução:
Olhando para os dados fornecidos pela pergunta, você precisa usar a fórmula da molaridade. Além disso, você não deve se esquecer de converter os 100 mL da solução em litros, o
que resulta em 0,1 L.
M = m / M1.V
M = 0,900 / 58,5 . 0,1
M = 0,154 mol/L

Calcule a fração molar de cada componente em uma solução de NaOH 20% m/m. (MM: NaOH = 40 g/mol, água = 18 g/mol).
Resolução:
20% m/m indica que a solução contém 20 g de NaOH (soluto) em 80 g de água (solvente) em uma massa total de 100 g de solução. O número de mols de cada componente é
calculado e a fração molar de cada um:
Mols de NaOH = 20 g/40 g/mol = 0,5 mols
Mols de H2O = 80 g / 18 g/mol = 4,44 mols
X (NaOH) = 0,5 mol / 0,5 mol + 4,44 mol = 0,101
X (H2O) = 4,44 mol / 0,5 mol + 4,44 mols = 0,899

Calcule o volume de uma solução estoque de 3% de que precisamos para preparar 90 mL de uma solução mais diluída cuja concentração desejamos ser 2%.
Resolução:
Vi . 3 = 90 . 2
Vi = 90 . 2 / 3 = 60 mL
Resposta:
Para preparar a solução diluída, temos que tirar 60 mL da solução estoque. O resto, até 90 mL, representando 30 mL, são solventes.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. (PUC-RJ) UMA SOLUÇÃO DE ÁCIDO CLORÍDRICO (HCL) 4,0 M FOI MISTURADA COM OUTRA SOLUÇÃO DO MESMO ÁCIDO (HCL) 1,5 M,
OBTENDO-SE 400 MILILITROS DE SOLUÇÃO 2,5 M. OS VOLUMES EM MILILITROS DAS SOLUÇÕES 4,0 M E 1,5 M DE HCL QUE FORAM
ADICIONADAS SÃO RESPECTIVAMENTE?
A) 120 e 280.
B) 140 e 260.
C) 160 e 240.
D) 180 e 220.
E) 200 e 200.
2. (UEL-PR) ESTA QUESTÃO RELACIONA-SE COM A SOLUÇÃO OBTIDA PELA MISTURA DE 200 ML DE 0,50 M DE HNO3 E 300 ML DE
SOLUÇÃO 0,20 M DO MESMO ÁCIDO. QUANTOS MOLS DE ÁCIDO HÁ NA SOLUÇÃO FINAL?
A) 0,16
B) 0,10
C) 0,060
D) 0,050
E) 0,010
GABARITO
1. (PUC-RJ) Uma solução de ácido clorídrico (HCl) 4,0 M foi misturada com outra solução do mesmo ácido (HCl) 1,5 M, obtendo-se 400 mililitros de solução 2,5 M. Os
volumes em mililitros das soluções 4,0 M e 1,5 M de HCl que foram adicionadas são respectivamente?
A alternativa "C " está correta.
 
VF = V1 + V2
400 = x + y
x= 400 - y
M1.V1 + M2.V2 + M3.V3 = MF.VF
4.x + 1,5.y = 2,5.400
4. (400-y) + 1,5y = 1000
y = 240 mL (volume da solução 2)
x = 400 – 240
x = 160 mL
2. (UEL-PR) Esta questão relaciona-se com a solução obtida pela mistura de 200 mL de 0,50 M de HNO3 e 300 mL de solução 0,20 M do mesmo ácido. Quantos mols de
ácido há na solução final?
A alternativa "A " está correta.
 
M = n1/V
n1 = 0,5.0,2
n1 = 0,1 mol
M = n2/V
n2 = 0,3.0,2
n2 = 0,06 mol
n1 + n2 = nF
0,1 + 0,06 = nF
nF = 0,16 mol
MÓDULO 4
 Aplicar os cálculos envolvidos em medidas corporais e nas diluições
SOLUÇÕES ISOTÔNICAS
As células devem ser protegidas contra os fenômenos osmóticos desfavoráveis aos quais estão expostas. Existem duas estratégias evolutivas que adotaram para conseguir isso.
Veja:
PRIMEIRA
Viver exclusivamente em ambientes isotônicos em relação ao interior das células, como fazem alguns organismos unicelulares e as células de animais superiores, que foram dotadas
de um ambiente interno isotônico.
SEGUNDA
Típica das bactérias e células vegetais, consiste em dotar-se de uma parede celular resistente que lhes permita suportar as altas pressões osmóticas geradas pelos ambientes
hipotônicos em que habitualmente vivem.
Uma solução isotônica é aquela que apresenta a mesma concentração de soluto em relação a uma solução separada ou isolada por uma barreira semipermeável. Essa barreira
permite que o solvente passe, mas nem todas as partículas de soluto.
Em Fisiologia, a solução isolada refere-se ao fluido intracelular, ou seja, ao interior das células; enquanto a barreira semipermeável corresponde à membrana celular, formada por
uma bicamada lipídica através da qual as moléculas de água podem atravessar para o meio extracelular.
Quando se trata de uma célula e o meio aquoso no qual ela está inserida, a isotonicidade, ocorre apenas quando as soluções, dentro e fora da célula, contém o mesmo
número de partículas de soluto dissolvidas. Assim, uma solução será isotônica se a concentração de seus solutos for semelhante do fluido ou meio intracelular.
 EXEMPLO
Solução salina a 0,9% é isotônica.
Para que haja uma solução isotônica, primeiro devemos ter certeza de que ocorre osmose na solução ou meio solvente e não na difusão do soluto. Isso só é possível se houver uma
barreira semipermeável, que permite a passagem de moléculas de solvente, mas não de moléculas de soluto, especialmente solutos carregados eletricamente, íons.
Assim, o soluto não será capaz de se difundir de regiões mais concentradas para regiões mais diluídas. Em vez disso, serão as moléculas de água que se moverão de um lado para o
outro, cruzando a barreira semipermeável e realizando a osmose. Em sistemas aquosos e biológicos, essa barreira é por excelência a membrana celular.
javascript:void(0)
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Tendo uma barreira semipermeável e um meio solvente, a presença de íons ou sais dissolvidos em ambos os meios também é necessária: o interno (dentro da barreira) e o externo
(fora da barreira).
 ATENÇÃO
Se a concentração desses íons for a mesma nos dois lados, não haverá excesso ou déficit de moléculas de água para solvatá-los. Ou seja, o número de moléculas de água livres é o
mesmo e, portanto, elas não cruzarão a barreira semipermeável para nenhum dos lados para equalizar as concentrações de íons.
As soluções isotônicas ou líquidos não causam nenhum gradiente ou alteração na concentração de íons no corpo. Por isso, sua ação está essencialmente voltada para a hidratação
dos pacientes que os recebem em caso de sangramento ou desidratação.
 EXEMPLO
Solução salina normal: uma dessas soluções é o soro fisiológico, com concentração de NaCl de 0,9%.
Solução de Ringer com lactato: outras soluções isotônicas utilizadas para o mesmo propósito são o lactato de Ringer, que diminui a acidez devido ao seu tampão, e as soluções
de fosfato de Sorensen, compostas por fosfatos e cloreto de sódio.
Sistemas não aquosos: a isotonicidade também pode ser aplicada a sistemas não aquosos, como aqueles em que o solvente é um álcool; desde que exista uma barreira
semipermeável que favoreça a penetração das moléculas do álcool e retenha as partículas de soluto.
 
Fonte: kurhan/Shutterstock.com
CÁLCULOS ENVOLVENDO MEDIDAS CORPORAIS: DOSE COM BASE NO PESO E NA
IDADE E COM BASE NA ÁREA DA SUPERFÍCIE CORPORAL
Além de ser o solvente no qual outras biomoléculas se movem e interagem, o que constituisua principal função biológica, a água desempenha outras funções importantes nos seres
vivos, que se adaptaram efetivamente ao seu meio aquoso e desenvolveram formas para explorar em seu proveito as excepcionais propriedades físicas da água, tais como:
ALTO CALOR ESPECÍFICO DA ÁGUA
É usado por animais homeotérmicos para regular sua temperatura corporal.
ALTO CALOR DE VAPORIZAÇÃO DA ÁGUA
É usado por alguns vertebrados para remover o excesso de calor por meio da evaporação do suor.
ALTO GRAU DE COESÃO INTERNA DA ÁGUA LÍQUIDA
Dá origem a fenômenos de capilaridade que são utilizados pelas plantas para transportar os nutrientes nela dissolvidos desde as raízes até as folhas.
DENSIDADE DA ÁGUA LÍQUIDA
O fato de a água líquida ser mais densa do que o gelo tem consequências importantes para os organismos aquáticos: lagoas, lagos e mares congelam no inverno de cima para baixo,
de modo que a camada superficial de gelo isola a água subjacente do ar frio, evitando que ele congele.
A influência da água na evolução biológica foi profunda e decisiva. Os seres vivos adaptaram-se progressivamente ao ambiente aquático do qual se originaram. Se formas de
vida surgiram em algum outro lugar do universo, é razoável pensar que deve haver grande quantidade de água disponível como solvente.
Muitos tipos de medicamentos e sua dosagem, seja intravenosa, oral ou outros, dependem do peso do paciente, por segurança e eficiência. Para eliminar consequências graves para
os dados peso errôneo, uma pesagem formal do paciente com equipamento capaz de evitar erros humanos.
Existem erros específicos que ocorrem para diferentes tipos de pacientes. Veja alguns pontos de atenção:
PACIENTES OBESOS
Dosagem de medicamentos para pacientes com obesidade depende de medicamentos específicos – alguns medicamentos requerem dosagens com base no peso ideal, outros
exigem para um peso ideal + (%) do peso atual.
PACIENTES PEDIÁTRICOS, IDOSOS E OS IMUNOCOMPROMETIDOS
Eles são ainda mais suscetíveis ao perigo devido a erros de dosagem e devem ser monitorados de perto para intolerâncias a drogas, apesar da dosagem correta com base no peso.
Às vezes, se expressam as dosagens de um medicamento em função do peso do paciente. Elas são calculadas da seguinte maneira:
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 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
As unidades de medida devem sempre ser especificadas. É importante prestar atenção para que todos os valores de massa e peso estejam nas mesmas unidades para que não
ocorram erros.
No caso de expressarmos a dosagem segundo a área de superfície corporal, essa média pode ser obtida mediante fórmulas em função do peso e da altura do paciente (a área da
superfície corporal se expressa em m2):
 Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
DOSE (mg)  =  dose do medicamento (mg/kg) x peso corporal (kg)
DOSE DIÁRIA (mg)  =  dose do medicamento (mg/kg) x peso corporal (kg) x frequência (nº de vezes/dia)
DOSE (mg)  =  dose / unidade de superfície corporal (mg/m2).  área de superfície corporal (m2)
CÁLCULOS DE DOSAGENS
No vídeo a seguir, explicaremos um pouco mais sobre os cálculos que envolvem as medidas corporais.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. TEMOS UM RECIPIENTE DE UM REMÉDIO XY ETIQUETADO: 125 MG/5 ML. DEVE SER ADMINISTRADO 60 MG. QUANTOS ML SERÃO
NECESSÁRIOS?
A) 2,4 mL
B) 5 ml
C) 24 mL
D) 125 mL
E) 240 mL
2. UM PACIENTE RECEBE 1000 ML/DIA DE SORO GLICOSADO A 5%. QUANTOS MG DE GLICOSE ELE RECEBE POR DIA?
A) 50 mg
B) 50.000 mg
C) 500 mg
D) 5 mg
E) 55,5 mg
GABARITO
1. Temos um recipiente de um remédio XY etiquetado: 125 mg/5 mL. Deve ser administrado 60 mg. Quantos mL serão necessários?
A alternativa "A " está correta.
 
Temos a proporcionalidade conhecida: 125 mg em 5 mL.
Temos a proporcionalidade buscada: 60 mg em X mL.
X =(60 mg.5 mL)/125 = 2,4 mL
2. Um paciente recebe 1000 mL/dia de soro glicosado a 5%. Quantos mg de glicose ele recebe por dia?
A alternativa "B " está correta.
 
A concentração de soro glicosado a 5% indica que em 100mL de concentração existe 5 g de glicose (proporcionalidade conhecida), então em 1000 mL existe:
X = (1000 mL.5 g)/100 mL = 50 g
Sabendo que a cada 1 g temos 1000 mg, podemos converter esta unidade para miligramas:
50 x 1000 = 50.000 mg
CONCLUSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Como vimos, a maior parte da água é encontrada nas células que desempenham funções vitais no corpo. A água tem a função de transportar nutrientes para as células, auxiliando na
digestão dos alimentos ou estabilizando nossa temperatura. Portanto, ter o hábito de beber água regularmente é sinônimo de saúde.
Entendemos que a água desempenha várias funções no corpo: é usada para construir células e fluidos corporais; atua como meio de reação, como solvente e como reagente. Além
disso, é responsável pelo transporte de nutrientes e ajuda a eliminar os resíduos do corpo através da urina.
AVALIAÇÃO DO TEMA:
REFERÊNCIAS
BRENES, R.; ROJAS, L. El agua: sus propiedades y su importancia biológica. Granadilla: Acta Académica. 2005.
CAMPBELL, Mary K.; FARRELL, Shawn. Bioquímica. 2. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2015.
DAU, Ana Paula A. (organizadora). Bioquímica Humana. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2015.
GALANTE, Fernanda; ARAÚJO, Marcus Vinicíus Ferreira de. Princípios da Bioquímica para universitários, técnicos e profissionais da área de saúde. São Paulo: Rideel, 2018.
MARTÍNEZ R, RODRÍGUEZ J, SÁNCHEZ L. Química, un proyecto de la American Chemical Society. Barcelona: Reverte, 2007.
MORAN, Laurence A. Bioquímica. 5. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2013.
NELSON, David L.; COX, Michael M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 7. ed. Porto Alegre: Artmed, 2019.
SACKHEIM, George I.; Lehman, Dennis D. Química e Bioquímica para Ciências Biomédicas. 8. ed. Barueri: Manole, 2001.
SANCHO J. Agua es vida. Rev Real Academia de las Ciencias 2007; 62:65-74. Consultado em meio eletrônico em: 10 dez. 2020.
EXPLORE+
Busque o artigo Água – Uma Visão Integrada, de Hélio A. Duarte, e aprenda mais sobre as propriedades químicas e físicas da água.
CONTEUDISTA
Luciana Barreiros de Lima
 CURRÍCULO LATTES
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