Água
Molécula mais abundante nos sistemas vivos (70%)
Fonte da vida
Propriedades físico-químicas estão relacionadas com a
estrutura e a função das estruturas celulares:
Forças de atração (pontes de hidrogênio)
Leve tendência à auto ionização
Prof Greici
Características químicas
• Densidade
• Volume aumenta com a temperatura em qualquer
substância, exceto na água;
• Possibilidade de vida em ambientes congelados (gelo
menos denso que água líquida).
ENEM
A gasolina é vendida por litro, mas em sua utilização como combustível, a massa é o que importa. Um
aumento da temperatura do ambiente leva a um aumento no volume da gasolina. Para
diminuir os efeitos práticos dessa variação, os tanques dos postos de gasolina são
subterrâneos. Se os tanques não fossem subterrâneos:
I. Você levaria vantagem ao abastecer o carro na hora mais quente do dia pois estaria
comprando mais massa por litro de combustível.
II. Abastecendo com a temperatura mais baixa, você estaria comprando mais massa de combustível
para cada litro.
III. Se a gasolina fosse vendida por kg em vez de por litro, o problema comercial decorrente da
dilatação da gasolina estaria resolvido.
Destas considerações, somente:
a)
b)
c)
d)
I é correta.
II é correta.
III é correta.
I e II são corretas.
e) II e III são corretas.
• Ponto de fusão e de ebulição
Temperatura (°C) a 1 atm
líquido
e
gasoso
100°C
sólido
e
líquido
0°C
– 10°C
gasoso
líquido
sólido
Tempo
Temperatura de ebulição e pressão atmosférica
A condição pra que um líquido entre em ebulição é que sua
pressão de vapor se iguale à pressão externa.
ENEM
Um líquido, num frasco aberto, entra em ebulição a partir do momento em que a sua pressão de vapor
se iguala à pressão atmosférica. Assinale a opção correta, considerando a tabela, o gráfico e os dado
apresentados, sobre as seguintes cidades:
A temperatura de ebulição será:
a)
b)
c)
d)
e)
maior em Campos do Jordão.
menor em Natal.
menor no Pico da Neblina.
igual em Campos do Jordão e Natal.
não dependerá da altitude.
ENEM
Um líquido, num frasco aberto, entra em ebulição a partir do momento em que a sua pressão de vapor
se iguala à pressão atmosférica. Assinale a opção correta, considerando a tabela, o gráfico e os dado
apresentados, sobre as seguintes cidades:
A temperatura de ebulição será:
a)
b)
c)
d)
e)
maior em Campos do Jordão.
menor em Natal.
menor no Pico da Neblina.
igual em Campos do Jordão e Natal.
não dependerá da altitude.
ENEM
Se, por economia, abaixarmos o fogo sob uma panela de pressão logo que se inicia a saída de vapor
pela válvula, de forma simplesmente a manter a fervura, o tempo de cozimento...
a)
b)
c)
d)
e)
será maior porque a panela “esfria”.
será menor, pois diminui a perda de água.
será maior, pois a pressão diminui.
será maior, pois a evaporação diminui.
não será alterado, pois a temperatura não varia.
Interações moleculares
Aumento da intensidade das forças intermoleculares
• A coesão da matéria nos estados físicos, sólido, líquido
e gasoso é consequência da atracção entre moléculas
através das ligações intermoleculares (ligação entre
moléculas).
Johannes Diederik Van
der Waals (1837-1923),
físico holandês,
recebeu o Prémio
Nobel da Física em
1910 pelas suas
pesquisas sobre os
estados gasoso e
líquido.
Interações moleculares
• Interações iônicas (eletrostáticas)
• Interações de Van der Waals
• Interações hidrofóbicas
– Tendência das moléculas hidrofóbicas a se agruparem
quando num ambiente aquoso
• Pontes de hidrogênio:
– Força coesiva que mantém a água no estado líquido
nas CNTPs
– Organização da água (gelo)
– Soluto para moléculas polares
– azeótropos
Energia de ligação
Íon-íon
Ponte de Hidrogênio
Dipolo-dipolo
Dipolo instantâneo-dipolo induzido
As pontes de hidrogênio conferem à
água propriedades incomuns
• Altos ponto de fusão, ebulição e calor de evaporação
Ponto de
fusão (o C)
Ponto de
ebulição (o C)
Calor de
evaporação(J/g)*
* A energia requerida para converter 1.0 g da substância do estado líquido para o
estado gasosos à pressão atmosférica sem aumentar a temperatura. É uma
medida direta da energia necessária para superar as forças de atração entre as
moléculas na fase líquida.
Estrutura da molécula de água
Cargas parciais
positivas nos Hs
Carga parcial
negativa no O
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+)
A água forma pontes de hidrogênio com
solutos polares
Aceptor de hidrogênio
Doador de hidrogênio
O aceptor de hidrogênio é, geralmente, um oxigênio
ou nitrogênio
O hidrogênio doador está sempre ligado a um
átomo eletronegativo (O, N, S)
A ligação C—H não é suficientemente polar para
formar pontes de hidrogênio
Alcoóis, aldeídos, cetonas e compostos que
contenham o grupamento N—H e tendem a ser
solúveis
Molécula
Ponto de
ebulição (oC)
Butanol
117
Butano
-0,5
Algumas pontes de hidrogênio
biologicamente importantes
Entre uma
hidroxila e
a água
Entre uma
carbonila
e a água
Esses tipos de ligações estão
presentes na superfície das biomacromoléculas, tem papel
importante na solubilização
Entre grupamentos
peptídicos
Tem papel muito
importante
na
estrutura 3D das
proteínas
Pareamento
múltiplo
entre bases nitrogenadas
Determinam a estrutura em
hélice do DNA. São a base do
armazenamento e da duplicação
da informação genética
Alguns exemplos de moléculas polares,
apolares e anfipáticas (pH: 7,0)
Glicose
(açúcar de
6 carbonos)
Uma cêra
típica
Glicina
(aminoácido)
Fenilalanina
(aminoácido)
Aspartato
(aminoácido)
Fosfatidil
colina
(fosfolipídio
de
membrana)
Lactato
Glicerol
Grupamentos
polares
Grupamentos
apolares
Tensão superficial
• A tensão superficial da água é
resultado das ligações de hidrogênio;
• A força de atração das moléculas na
superfície da água é diferente da
força
que
ocorre
entre
as
moléculas abaixo da superfície. Isso
ocorre
porque
essas
últimas
apresentam atração por outras
moléculas de água em todas as
direções: para cima, para baixo, para
a esquerda, para a direita, para a
frente e para trás. Isso significa que
elas se atraem mutuamente com a
mesma força.
• Já no que diz respeito às moléculas da superfície, elas não
apresentam moléculas acima delas, portanto suas ligações de
hidrogênio se restringem às moléculas ao lado e abaixo. Essa
desigualdade de atrações na superfície cria uma força sobre
essas moléculas e provoca a contração do líquido, causando a
chamada tensão superficial, que funciona como uma fina
camada, película, ou como se fosse uma fina membrana
elástica na superfície da água.
Quebra da tensão
• Detergente e sabões:
ácidos carboxilicos com mais de
10 carbonos têm um comportamento próprio na água devido
à presença na mesma molécula de grupos hidrófilos (COOH) e
hidrófobos (alquilos).
• São surfactantes: compostos caracterizados pela capacidade
de alterar as propriedades superficiais e interfaciais de um
líquido.
• Sais biliares:
ajudam na quebra da tensão para que
ocorra a digestão de lipídios.
• A função do surfactante
pulmonar: A tensão superficial da água
seria suficientemente elevada para fazer
um colapso total dos alvéolos durante a
expiração, tornando necessário um grande
gasto de energia para dilatar os alvéolos na
inspiração. Para evitar isto, o pulmão
segrega uma molécula com atividade
detergente, o surfactante que diminui a
tensão superficial da água. Calculou-se que
o surfactante diminui cerca de dez vezes a
tensão superficial da água.
Resumointerações fracas em meio aquoso
 A grande diferença de eletronegatividade entre H e O torna a água
altamente apolar e capaz de formar pontes de hidrogênio consigo mesma
e com solutos
 A água é um bom solvente para moléculas polares (hidrofílicas) com as
quais forma pontes de H e carregadas com as quais interage
eletrostáticamente
 Compostos apolares (hidrofóbicos) não formam pontes de H, dissolvem
pouco na água.
 Para minimizar sua exposição a água os lipídeos se agregam na forma de
membranas e micelas onde as porções hidrofóbicas se escondem da água
 Numerosas interações fracas não covalentes influenciam no
enovelamento de macromoléculas como proteínas e ácidos nucléicos
 Nas macromoléculas, a conformação mais estável é a que maximiza as
pontes de H intamoleculares e com a água, e com as porções hidrofóbicas
escondidas no interior de macromolécula