02/04/2015 Água A molécula de água e seus produtos de ionização, H+ profundamente OH-, e a influenciam estrutura, a organização e as propriedades de todos os componentes celulares, incluindo proteinas, ácidos nucleicos e lipídeos. As ligações de hidrogênio são responsáveis pelas propriedades incomuns da água Ligações químicas da água Atração eletrostática entre o átomo de oxigênio de uma molécula de água e o hidrogênio de outra => ligação de hidrogênio. 1 02/04/2015 Ligações químicas da água Energias de dissociação: 23 KJ/mol (ligação de hidrogênio) 20 X 470 KJ/mol (ligação de covalente O-H) Capacidade de fazer até 4 ligações intermoleculares • Cada molécula de água pode fazer até 4 ligações de hidrogênio com outras moléculas de água, mas o número e estabilidade das ligações será influenciado pela mobilidade das moléculas. Os 3 estados físicos da água Gelo – rede regular • A soma das ligações de hidrogênio configuram à água liquida uma grande coesão interna. • Quando aquecida há um ↑ da velocidade individual das moléculas. 2 02/04/2015 A água forma ligações de hidrogênio com solutos polares Ligações da água com moléculas polares e apolares Átomos de hidrogênio covalentemente ligados a átomos de carbono não participam de ligações de hidrogênio, porque o átomo de carbono é somente um pouco mais eletronegativo do que o hidrogênio e, portanto, a ligação C-H é apenas levemente polar (CH3(CH2)2CH2OH – butanol ponto de ebulição 117oC (CH3(CH2)2CH3 – butano ponto de ebulição -0,5oC Moléculas polares se dissolvem em água através de ligações de hidrogênio 3 02/04/2015 Moléculas apolares não interagem com a água Água interage eletrostáticamente com solutos carregados Cl- A água dissolve biomoléculas carregadas pela substituição de ligações de hidrogênio soluto-soluto por ligações de hidrogênio soluto-água, blindando assim as interações eletrostáticas entre as moléculas do soluto. Compostos anfipáticos em solução aquosa 4 02/04/2015 Compostos anfipáticos em solução aquosa Dispersão dos lipídeos em água Aglomerados de moléculas lipídicas Micelas Interações hidrofóbicas Soluções Dissolução A água é o meio de reação da maioria das reações bioquímicas. Biomoléculas polares desfazem interações de hidrogênio água-água, substituindo-as por interações energeticamente mais favoráveis água-soluto. 5 02/04/2015 A Água como Solvente Não é um solvente universal; Excelente solvente para materiais polares e iônicos, ou hidrofílicos. Gostam da água. . Qtd de ligações de hidrogênio formadas = ↑Solubilidade Solvatação A água dissolve sais ao hidratar e estabilizar os íons formados, enfraquecendo as interações eletrostáticas entre eles. . Quando os íons estão hidratados, eles possuem um certo número de moléculas de água imediatamente próximas. Este é o número de hidratação, que depende do tamanho e da carga do íon. Solvatação http://www.youtube.com/watch?v=xdedxfhcpWo&feature=related . 6 02/04/2015 Solvatação Solvatação A água dissolve rapidamente biomoléculas carregadas ao substituir as ligações de hidrogênio soluto-soluto por ligações de hidrogênio soluto-água. Moléculas não carregadas porém polares, como os açúcares, também são facilmente dissolvidos. Álcoois, aldeídos, cetonas e compostos contendo ligações N-H são solúveis em água. Maior solubilidade: OH, C O, COOH, NH2. Concentração das soluções - A quantidade de soluto (em massa ou moles) contida no volume da solução pode ser expressa por diferentes unidades de concentração como: . Molaridade (mol/L) . porcentagem - (m/v; m/m; v/v) . Densidade (g/mL) 7 02/04/2015 Mol Molaridade Molaridade (M): é o número de moles do soluto (n) dissolvido por litro de solução - expressa em mol/L Concentração da solução expressa em molaridade Exemplo 1: Um aluno dissolveu 8,70 g de NaCl (M.M. = 58 g/mol) em água destilada suficiente para preparar 100 mL de solução. Qual é a molaridade da solução? 1,5 mol/L = 1,5 Molar (1,5 M) 8 02/04/2015 Exercícios Um aluno dissolveu 17,7 g de NaCl (M.M. = 58 g/mol) em água destilada suficiente para preparar 100 mL de solução. Qual é a molaridade da solução? Um aluno dissolveu 10,7 g de NaOH (M.M. = 40 g/mol) em água destilada suficiente para preparar 150 mL de solução. Qual é a molaridade da solução? Um aluno dissolveu 10,7 g de NaOH (M.M. = 40 g/mol) em água destilada suficiente para preparar 300 mL de solução. Qual é a molaridade da solução? Um aluno dissolveu 35,7g de KCl (M.M. = 74,7 g/mol) em água destilada suficiente para preparar 750 mL de solução. Qual é a molaridade da solução? Concentração da solução expressa em molaridade Exemplo 2: Um aluno deseja preparar uma solução de NaCl a 5 M em um volume de 2 L (M.M. = 58 g/mol). Qual será o peso em g de NaCl que será necessário para fazer essa solução? M.M de qualquer soluto 1 litro 1 Molar 1o passo: 2o passo: 1 mol –--------- 58g de NaCl ---------------- 1L 5 mols -----------X (g) X= 5 x 58 / 1 = 290 g ---------------------------1 L Encontrar a massa para fazer 1 L da solução 290 g -------------1 L (solução 5 Molar) X g --------------- 2L X = 290 x 2 / 1 X = 580 g de NaCl para fazer 2 L da solução 5 M Encontrar a massa para fazer 2 L da solução 1,5 mol/L = 1,5 Molar (1,5 M) Exercícios Um aluno deseja preparar uma solução de 3 L de NaCl a 5 M (M.M. = 58 g/mol). Qual será o peso em g de NaCl que será necessário para fazer essa solução? Um aluno deseja preparar uma solução de 150 ml de NaOH a 4 M (M.M. = 40 g/mol). Qual será o peso em g de NaOH que será necessário para fazer essa solução? Um aluno deseja preparar uma solução de 2 L de NaCl a 250 mM (M.M. = 58 g/mol). Qual será o peso em g de NaCl que será necessário para fazer essa solução? Um aluno deseja preparar uma solução de 50 ml de NaOH a 75 mM (M.M. = 40 g/mol). Qual será o peso em g de NaOH que será necessário para fazer essa solução? 9