ÁGUA. Prof. Ricardo Kluge

Transcrição

1 ÁGUA Prof. Ricardo Kluge

2 ÁGUA COMO PRINCÍPIO UNITÁRIO DO UNIVERSO Tales de Mileto (~ a.c.) Tudo é água.

3 ESTRUTURA DA MOLÉCULA DE ÁGUA A atração eletrostática entre moléculas de água é conhecida como PONTES DE HIDROGÊNIO, sendo responsável por muitas das propriedades físicas da água.

4 IMPORTÂNCIA DAS PONTES DE HIDROGÊNIO ÁRVORES ENORMES, como as sequóias, são mantidas eretas pelas numerosas pontes de H intermoleculares, que existem entre as moléculas de celulose que formam grande parte do seu volume. A força da madeira deve-se em grande parte à força das pontes de H entre as moléculas vizinhas de celulose

5 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA 1. BIPOLARIDADE 2. TENSÃO SUPERFICIAL 3. COESÃO 4. ADESÃO 5. CAPILARIDADE E ASCENSÃO 6. EMBEBIÇÃO 7. PRESSÃO DE EMBEBIÇÃO 8. CALOR ESPECÍFICO 9. CALOR LATENTE DE VAPORIZAÇÃO 10. CALOR LATENTE DE FUSÃO 11. PONTO DE FUSÃO E EBULIÇÃO 12. DENSIDADE 13. VISCOSIDADE 14. TRANSPARÊNCIA

6 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA BIPOLARIDADE um lado apresenta uma carga positiva e o outro apresentando carga negativa. Minerais absorvidos e os produtos da fotossíntese (sacarose) são translocados sob a forma de solução aquosa. A água tem carga

7 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA COESÃO Atração mútua entre as moléculas de água. ADESÃO refere-se à atração da água a uma fase sólida, como a parede celular e a parede interna de vasos de xilema

8 IMPORTÂNCIA DA COESÃO E ADESÃO ASCENSÃO DA SEIVA EM PLANTAS as fortes forças de coesão e adesão da molécula de água impendem que as colunas de água no interior dos vasos de xilema se rompam, principalmente durante as horas mais quentes do dia, quando as tensões são muito grandes. Se romper ocorre a CAVITAÇÃO

9 CAPILARIDADE A CAPILARIDADE é movimento ascendente de água, por distâncias pequenas, ao longo de um tubo capilar de vidro, através dos microporos do solo ou nos interstícios da parede celulósica.

10 CAPILARIDADE

11 EMBEBIÇÃO A EMBEBIÇÃO é o movimento de moléculas de água dentro de substâncias, tais como madeira que intumesce ou aumenta de volume como resultado da adesão entre ela e as moléculas de água. As pressões desenvolvidas pela embebição podem ser surpreendentemente grandes.

12 PRESSÃO DE EMBEBIÇÃO Bambu (Bambusa ventricosa) rachando um vaso de concreto ao meio.

13 PRESSÃO DE EMBEBIÇÃO

14 GERMINAÇÃO e EMBEBIÇÃO Nas plantas vivas, a embebição é observada particularmente nas sementes, que podem aumentar muitas vezes seu tamanho original. O que existe dentro da semente que atrai as moléculas de água? Antes da embebição Após a embebição

15 FUNÇÕES DA EMBEBIÇÃO 1. Hidratação de enzimas; 2. Mobilização metabólica, e 3. Desenvolvimento de turgor necessário para expansão celular.

16 CALOR ESPECÍFICO DA ÁGUA Água tem alto calor específico, portanto é difícil elevar a temperatura da água! A quantidade de calor necessária para elevar em 1 o C a temperatura de 1 grama Água 1,00 Chumbo 0,03 Ferro 0,10 Sal 0,21 Vidro 0,20 Açúcar (sacarose) 0,30 Álcool etílico 0,60 Clorofórmio 0,24

17 CALOR ESPECÍFICO DA ÁGUA POR QUE ISSO ACONTECE? A temperatura é uma medida do grau de agitação das moléculas. Para que a velocidade de agitação das moléculas de água aumente o bastante de modo a elevar a temperatura de 1 o C, é preciso ROMPER um certo número de pontes de hidrogênio que mantêm as moléculas de água unidas entre si. A água precisa absorver muita energia para aumentar sua temperatura e também necessita liberar muita energia para reduzi-la. Esta propriedade confere às células vegetais (ricas em água) grande estabilidade térmica.

18 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA CALOR DE VAPORIZAÇÃO ÁGUA POSSUI ALTO CALOR LATENTE DE VAPORIZAÇÃO! É necessário romper as pontes de hidrogênio. Este processo requer energia calorífica. Quando a água se evaporada na superfície de uma folha, ela absorve uma grande quantidade de calor do ambiente. Por conseguinte, a evaporação possui um efeito de resfriamento.

19 CALOR LATENTE DE VAPORIZAÇÃO DA ÁGUA A quantidade de calor necessária para converter 1 grama de líquido em 1 grama de gás Água (100 o C) 540 Amônia 295 Álcool etílico 236 Éter 90 Ácido fluorídrico 360 Ácido Nítrico 115

20 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA CALOR LANTENTE DE FUSÃO refere-se ao número de calorias necessárias para converter 1 grama de uma substância sólida no ponto de congelamento em 1 grama no estado líquido na mesma temperatura. ÁGUA POSSUI ALTO CALOR LATENTE DE FUSÂO! Água (0 o C) 80 Álcool metílico 16 Benzeno 30 Ácido acético 45

21 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA TRANSPARÊNCIA a água é transparente à luz visível o que permite o crescimento de plantas submersas a grandes profundidades (até 5 metros).

22 IMPORTÂNCIA DA ÁGUA NA VIDA DAS PLANTAS A ÁGUA desempenha um papel FUNDAMENTAL na vida das plantas. Para uma grama de matéria seca produzida pela planta, aproximadamente 500 g de água são absorvidos pelas raízes, transportados através do corpo da planta e perdidos para a atmosfera. Um pequeno desequilíbrio nesse fluxo de água pode causar deficiência hídrica mal funcionamento dos processos celulares.

23 IMPORTÂNCIA DA ÁGUA NA VIDA DAS PLANTAS A planta realiza um balanço delicado de sua absorção e perda de água, o qual se constitui em um sério desafio para as plantas terrestres. Para fotossintetizar, elas precisam retirar CO 2 da atmosfera, mas, ao fazêlo, expõem-se à perda de água e à ameaça de desidratação.

24 BALANÇO DELICADO! Transpiração Folhas parte aérea Absorção Raízes parte subterrânea

25 CÉLULA VEGETAL x ANIMAL A principal diferença entre células animais e vegetais, que afeta todos os aspectos de suas relações com a água, é a presença da parede celular nas plantas, que lhes permite desenvolver grandes pressões hidrostáticas internas.

26 PRESSÃO HIDROSTÁTICA (PRESSÃO DE TURGOR) A PRESSÃO DE TURGOR é essencial para muitos processos fisiológicos, incluindo expansão celular, trocas gasosas nas folhas, transporte no floema e vários processos de transporte pelas membranas. Expansão celular

27 IMPORTANTES FATOS SOBRE A ÁGUA 1. A quantidade de água presente na Terra hoje é a mesma de 3 bilhões de anos atrás; 2. 1% da água presente na Terra está disponível para consumo humano; 3. 66% do corpo humano corresponde à água; 4. 75% do cérebro humano corresponde à água; 5. 75% da massa dos tecidos de uma árvore adulta é água;

28 IMPORTANTES FATOS SOBRE A ÁGUA 6. Você é capaz de sobreviver 1 mês sem comida, mas somente 7 dias sem água; 7. Em média, o Brasileiro usa 17 litros de água por dia em cada descarga no banheiro; 8. Um banho de 10 minutos (média brasileira) consome 154 litros de água;

29 IMPORTANTES FATOS SOBRE A ÁGUA 9. Uma torneira pingando consome 280 litros de água por dia; 10. Um Brasileiro usa, em média, 6 litros de água durante a escovação de seus dentes, por dia;

30 Tudo é água. Tales de Mileto (~ a.c.)

31 A água acabará?

32 Quase toda água do planeta está concentrada nos oceanos. Apenas uma pequena fração (menos de 3%) está em terra e a maior parte desta está sob a forma de gelo, neve ou abaixo da superfície. Só uma fração muito pequena (cerca de 1%) de toda a água terrestre está diretamente disponível ao homem e aos outros organismos, sob a forma de lagos e rios, ou como umidade presente no solo, na atmosfera e como componente dos mais diversos organismos.

33 ÁGUA ACABARÁ? Não, pois existe o ciclo hidrológico. O que há é uma má distribuição.

34 ÁGUA ACABARÁ? Não, única forma de inviabilizar a água para o consumo é a contaminação da mesma por poluentes. O que é necessário é o gerenciamento da água.

35 IMPORTÂNCIA DA ÁGUA PARA AS PLANTAS 1. ÁGUA COMO CONSTITUINTE DO PROTOPLASMA que atinge até 95% do peso da matéria fresca a 5% em certos vegetais.

36 SEMENTES SECAS: 5 A 15% DE H 2 O

37 RAÍZES: 70 A 95% DE H 2 O

38 FOLHAS: 70 A 95% DE H 2 O

39 FRUTOS: 90 A 95% DE H 2 O

40 IMPORTÂNCIA DA ÁGUA PARA AS PLANTAS 2. ÁGUA COMO SOLVENTE Água é o mais abundante e o melhor solvente que se conhece. A água forma o ambiente onde ocorre a maioria das reações bioquímicas celulares e participa diretamente em muitas reações químicas essenciais.

41 IMPORTÂNCIA DA ÁGUA PARA AS PLANTAS 3. ÁGUA COMO MEIO DE TRANSPORTE DE GASES Gases: CO 2 e O 2

42 IMPORTÂNCIA DA ÁGUA PARA AS PLANTAS 4. EFEITO RESFRIANTE Transpiração é a perda de água sob a forma de vapor através dos estômatos. Transpiração é uma forma eficiente de dissipar o calor proveniente do sol.

43 TRANSPIRAÇÃO A transpiração resfria a folha devido ao resfriamento evaporativo.

44 IMPORTÂNCIA DA ÁGUA PARA AS PLANTAS A colocação de uma fita de esparadrapo sobre a superfície da folha impede a transpiração. Com isso, a temperatura da folha aumenta.

45 IMPORTÂNCIA DA ÁGUA PARA AS PLANTAS 5. ÁGUA COMO MEIO DE TRANSPORTE DE MINERAIS E TRANSLOCAÇÃO DE ASSIMILADOS Os nutriente minerais importantes para a planta são transportados via xilema junto com a água, a partir das raízes até a parte aérea para planta Os produtos da fotossíntese (sacarose) são transportados da parte aérea para as raízes via floema, junto com água.

46 IMPORTÂNCIA DA ÁGUA PARA AS PLANTAS 6. A ÁGUA AFETA A TURGESÇÊNCIA CELULAR DE ÓRGÃOS Permite que a planta se mantenha ereta, expondo as folhas túrgidas com estômatos abertos à radiação solar e dióxido de carbono da atmosfera. Além disso, afeta: 6.1. Penetração de raízes no solo; 6.2. Forma e estrutura dos órgãos; 6.3. Abertura e fechamento dos estômatos.

47 PENETRAÇÃO DE RAÍZES NO SOLO

48 FORMA E ESTRUTURA DOS ÓRGÃOS Célula colocada em água pura Célula colocada em solução de sal Célula túrgida Célula plasmolisada

49 SUPORTE MECÂNICO E MANUTENÇÃO DA FORMA

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51 IMPORTÂNCIA DA ÁGUA PARA AS PLANTAS 7. PARTICIPAÇÃO EM REAÇÕES QUÍMICAS A água participa diretamente de inúmeras reações químicas, como hidrólise de reservas (mobilização) na germinação de sementes Proteína Amido Lipídio + H 2 O + enzima Aminóácidos Glicose Ácidos graxos

52 IMPORTÂNCIA DA ÁGUA PARA AS PLANTAS 7. PARTICIPAÇÃO EM REAÇÕES QUÍMICAS Fonte de H na fotossíntese: CO 2 + H 2 O Carboidrato (CH 2 O) + O 2 Produto da respiração: Carboidrato (CH 2 O) + O 2 CO 2 + H 2 O

53 IMPORTÂNCIA DA ÁGUA PARA AS PLANTAS 8. MOVIMENTOS o ganho ou a perda de água por células e tecidos é responsável por diversos movimentos nas plantas: - abertura e o fechamento dos estômatos - abertura e o fechamento das flores da onze-horas - sensibilidade das folhas ao toque como a sensitiva (Mimosa pudica) e da Dionaea (vênus-papa-mosca).

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55 ÁGUA É UM FATOR LIMITANTE!!!! DE TODOS OS RECURSOS QUE A PLANTA NECESSITA PARA CRESCER E FUNCIONAR a água é o mais abundante e, ao mesmo tempo, o mais limitante para a produtividade agrícola. O fato de a água ser limitante é o motivo pelo qual existem as práticas de irrigação das culturas.

56 ÁGUA e PRODUTIVIDADE DAS CULTURAS