ESALQ - USP. Capítulo 1

Transcrição

1 ESALQ - USP Capítulo 1 1

2 Escola Primária no Vietnã Agosto de 1998

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

4 QUAL DESSES É DIFERENTE? Molécula Peso Molecular (g) Hidrogênio (H 2 ) Metano (CH 4 ) Água (H 2 O) Nitrogênio (N 2 ) Etano (CH 3 -CH 3 ) Oxigênio (O 2 ) Dióxido de carbono (CO 2 ) Propano (CH 3 -CH 2- CH 3 ) A água é líquida à temperatura ambiente!

5 ESTRUTURA DA MOLÉCULA DE ÁGUA A MOLÉCULA DE ÁGUA consiste de um átomo de oxigênio ligado covalentemente a dois átomos de hidrogênio. As duas ligações O-H formam um ângulo de 105 o. Por ser mais eletronegativo que o hidrogênio, o oxigênio tende a atrair os elétrons da ligação covalente. Essa atração resulta em uma carga negativa parcial na extremidade da molécula formada pelo oxigênio e uma carga positiva parcial em cada hidrogênio. Essas cargas parciais são iguais, de forma que a molécula de água não possui carga líquida.

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7 ELETRONEGATIVIDADE Hidrogênio 2,1 Hélio, Argônio 0,0 Lítio, Cálcio, Magnésio 1,0 Carbono 2,5 Nitrogênio, Cloro 3,0 Oxigênio 3,5 Flúor 4,0

8 A MOLÉCULA DE ÁGUA consiste de um átomo de oxigênio ligado covalentemente a dois átomos de hidrogênio. As duas ligações O-H formam um ângulo de 105 o. Por ser mais eletronegativo que o hidrogênio, o oxigênio tende a atrair os elétrons da ligação covalente. Essa atração resulta em uma carga negativa parcial na extremidade da molécula formada pelo oxigênio e uma carga positiva parcial em cada hidrogênio. Essas cargas parciais são iguais, de forma que a molécula de água não possui carga líquida.

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10 ESTRUTURA DA MOLÉCULA DE ÁGUA A POLARIDADE DAS MOLÉCULAS DE ÁGUA GERA PONTES DE HIDROGÊNIO Essa separação de cargas parciais, juntamente com a forma da molécula de água, torna a água uma molécula polar, enquanto cargas parciais opostas entre moléculas de água vizinhas tendem a atraílas mutuamente. A fraca atração eletrostática entre moléculas de água, conhecida como PONTES DE HIDROGÊNIO, é responsável por muitas das propriedades físicas não-comuns da água.

11 PONTES DE HIDROGÊNIO HENRY CAVENDISH ( ) - foi um cientista brilhante, mas só foi totalmente reconhecido anos depois da sua morte. Sua maior realização foi a descoberta do hidrogênio em Ele o chamou de ar inflamável. Seu trabalho levou-o a provar que a água não era um elemento. Ele também pesquisou outros gases, especialmente "ar fixo" (gás carbônico). Em 1798 ele calculou a massa da terra.

12 PONTES DE HIDROGÊNIO A HENRY CAVENDISH ( ) deve-se: 1. Descoberta do hidrogênio gasoso em 1776; 2. Provou que a água é formada por um átomo de oxigênio e dois de hidrogênio. Denominou as ligações entre o H e O de pontes de H em 1784; 3. Descobriu a composição da atmosfera.

13 PONTES DE HIDROGÊNIO

14 PONTES DE HIDROGÊNIO Água a ligação de hidrogênio é mais forte quando o átomo de hidrogênio está em uma linha reta entre dois átomos de oxigênio Ácido Acético

15 FORÇAS INTERIÔNICAS E INTERMOLECULARES Quando pode ocorrer, a ligação de hidrogênio é suficientemente forte para dominar todos os outros tipos de ligações intermoleculares. A ligação de hidrogênio é tão forte que sobrevive até mesmo no vapor em algumas substâncias kj mol -1 Pontes de H (O-H, N-H, F-H) 40 Íon-íon (somente íons) 250 Íon-dipolo (cátion dissolvido em água) 15 Dipolo-dipolo (molécula polar cercada por outra polar) 2 Dispersão 2

16 IMPORTÂNCIA DAS PONTES DE HIDROGÊNIO AS PONTES DE HIDROGÊNIO TÊM UM PAPEL VITAL na manutenção de formas das moléculas biológicas. A forma de uma molécula de proteína é governada parcialmente por pontes de H; e quando as ligações se quebram, a molécula de proteína perde a sua função. Quando cozinhamos um ovo, a albumina clara torna-se branca leitosa, porque o calor quebra as pontes de H entre suas moléculas, que se desmancham em um arranjo irregular.

17 IMPORTÂNCIA DAS PONTES DE HIDROGÊNIO VEGETAÇÃO, PARTICULARMENTE 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

18 PONTES DE HIDROGÊNIO O gel para cabelo funciona quebrando e refazendo as pontes de H com as proteínas do cabelo

19 ANIMAÇÃO: Estrutura da água e formação de pontes de H Hydrogen Bonds and Water from Northland Community and Technical College

20 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. COMPRESSIBILIDADE 15. TRANSPARÊNCIA 16. TRANSMISSIBILIDADE DE SOM

21 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA BIPOLARIDADE A molécula de água apresenta-se eletricamente neutra, porém a distribuição assimétrica dos elétrons resulta numa molécula bipolar, com um lado apresentando uma carga positiva e o outro apresentando carga negativa. A água dissolve com facilidade compostos polares não iônicos, como açúcares, álcoois simples, aldeídos e cetonas. Isso é possível devido à sua capacidade de estabelecer pontes de hidrogênio com os grupos funcionais destes compostos. Esta propriedade é importante, já que a maioria dos solutos de importância biológica são polares. Assim, tanto os minerais absorvidos quanto os produtos orgânicos da fotossíntese são translocados sob a forma de solução aquosa.

22 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA TENSÃO SUPERFICIAL Observe um lago no verão ou na primavera.; você poderá observar os insetos aquáticos sobre sua superfície como se fosse uma capa plástica esticada. Observe a água que pinga de uma torneira. Cada gota adere ao bordo e balança por um momento. A seguir logo que a gota se desprende, puxada pela gravidade, sua superfície externa se estica, envolvendo toda a esfera à medida que cai livremente. Observe a formação de uma bolha de água e sabão. Todos esses fenômenos citados constituem o resultado da tensão superficial.

23 TENSÃO SUPERFICIAL DA ÁGUA As patas do inseto formam covinhas na superfície da folha A tensão superficial surge das forças atrativas agindo sobre as moléculas da superfície. Uma molécula dentro do líquido experimenta forças atrativas em todas as direções, mas uma molécula na superfície experimenta uma força na direção do interior do líquido

24 TENSÃO SUPERFICIAL DA ÁGUA De posse de uma agulha ou de um clipe, coloque-a delicadamente sobre a superfície de um copo com água. Flutuará. O metal é muito mais denso que a água, e, apesar do princípio de Arquimedes, a agulha flutuará sobre a água.

25 Arquimedes : 287 a.c a.c Arquimedes nasceu no ano de 287 a.c. na cidade de Siracusa, na Sicília. Filho do astrônomo Fídias, desde pequeno foi apresentado à astronomia, que lhe despertou o interesse pela matemática e, mais especificamente, pela geometria. Ainda jovem, foi para o Egito estudar em Alexandria, berço de grandes pensadores e local onde se encontrava a mais famosa biblioteca de todos os tempos. De todos os seus feitos, o mais famoso foi o episódio da coroa. A fim de agradar os deuses, Híeron II pediu a um joalheiro para que fizesse uma coroa, para a qual, forneceu uma certa quantidade de ouro. Ao receber do joalheiro, o projeto concluído, desconfiou que este o tentara enganar misturando prata à liga da coroa, ficando com parte do ouro para si. Imediatamente chamou Arquimedes, que já estava cansado de tantos pedidos, na maioria das vezes absurdos. O principal nó desse problema era a impossibilidade de se medir o volume da coroa, dada a complexidade do seu desenho. E foi na famosa banheira que Arquimedes percebeu que ao submergir uma parte do seu corpo, o nível de água subia e, de repente, percebeu a importância do que acabara de descobrir e gritou Heureca, heureca (Achei, achei). O fato de ele ter saído correndo sem roupas pelas ruas não tem comprovação. É mais provável que o povo da época tenha feito brincadeiras a respeito desse episódio, como ainda se costuma fazer com muitos cientistas. Arquimedes descobriu que o volume da coroa era o mesmo que o volume de água por ela deslocada quando submergida. E foi ainda mais longe, descobriu que todo corpo, quando mergulhado em um fluído, sofre uma força de baixo para cima e esta força tem o mesmo valor que o peso do fluído deslocado. Assim, Arquimedes descobriu não só que o joalheiro havia enganado o rei, misturando prata à liga da coroa, como determinou a quantidade exata de prata utilizada. E como recompensa, Arquimedes pediu que fosse poupada a vida do joalheiro, pois, sem ele, não teria acontecido uma das maiores descobertas da Física.

26 TENSÃO SUPERFICIAL DA ÁGUA

27 TENSÃO SUPERFICIAL DA ÁGUA Exercício 1: Aperte e afaste os dedos sucessivamente e observe a molécula esticar e encolher.

28 TENSÃO SUPERFICIAL DA ÁGUA A tensão superficial é causada pela coesão das moléculas de água. A razão desta extraordinária coesão situa-se na estrutura da molécula. A molécula de água, como podemos recordar, é um tetraedro, isto é, possui quatro lados, sendo dois positivos e dois negativos. Em conseqüência, cada molécula de água tende a formar pontes de hidrogênio com quatro outras moléculas. Cada ponte individual é frágil e de curta duração de vida, mas a soma total de todas as pontes mantém a água com força extraordinária.

29 ANIMAÇÃO: Estrutura tetraédrica da água Structure of Water by John Kyrk

30 TENSÃO SUPERFICIAL DE VÁRIOS LÍQUIDOS 20 o C Tensão superficial : medida da rigidez do filme que cobre uma superfície líquida N m -1 Água: H 2 O 0,0729 Água 100 o C 0,0580 Pentano: C 5 H 12 0,0161 Benzeno: C 6 H 6 0,0289 Etanol: C 2 H 5 OH 0,0223 Mercúrio: Hg 0,0460 Glicerol: C 3 H 5 (OH) 3 0,0634

31 TENSÃO SUPERFICIAL DO Hg 0,0729 0,0460 Água Mercúrio Quando as forças adesivas entre um líquido e um vidro são mais fortes que as forças coesivas dentro do líquido, as bordas do menisco formam-se para fora (esquerda). Quando as forças coesivas são mais fortes que as adesivas, como são para mercúrio em vidro, as bordas da superfície curvam-se para dentro (direita)

32 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA COESÃO As mesmas atrações intramoleculares que resultam em alta tensão superficial, resultam também na extraordinária coesão da água. A água pura pode ser submetida a forças de tração descomunais antes que as moléculas de água sejam afastadas entre si. COESÃO = ATRAÇÃO MÚTUA ENTRE AS MOLÉCULAS

33 COESÃO DA ÁGUA

34 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA ADESÃO refere-se à atração da água a uma fase sólida, como a parede celular, parede interna de vasos de xilema, ou a superfície de um vidro. As fortes forças de adesão fazem com que um filme se forme sobre a superfície limpa de uma lâmina de vidro (ESQUERDA). Se a mesma lâmina de vidro receber uma fina camada de óleo (DIREITA), as forças de adesão entre a água e o óleo são menores que as forças de coesão entre as moléculas de água. Conseqüentemente, gotas de água se formam.

35 RESUMINDO TENSÃO SUPERFICIAL : TENDÊNCIA DAS MOLÉCULAS DA SUPERFÍCIE EM SEREM PUXADAS PARA DENTRO QUANTO MAIOR A TENSÃO SUPERFICIAL, MAIS RIJO É O FILME DA SUPERFÍCIE. TENSÃO SUPERFICIAL SURGE DO DESEQUILÍBRIO DE FORÇAS INTERMOLECULARES NA SUPERFÍCIE DE UM LÍQUIDO. ELA É RESPONSÁVEL PELA TENDÊNCIA DE LÍQUIDOS FORMAR GOTAS E PELOS EFEITOS DA CAPILARIDADE. A ÁGUA TEM UMA ELEVADA TENSÃO SUPERFICIAL OU RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO OU CAPACIDADE DE SE ESTICAR DEVIDO À ALTA COESÃO E ADESÃO.

36 O professor de Biologia informou a seus estudantes que mais de 90 % do corpo humano é feito de água. Um dos alunos comentou: "Certo, mas em algumas meninas a tensão superficial é mais gostosa."

37 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.

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40 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA Coesão, adesão e tensão superficial originam um fenômeno conhecido como CAPILARIDADE, 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.

41 CAPILARIDADE Toalhas de papel enxugam água por AÇÃO CAPILAR dentro dos canais estreitos entre as fibras do papel.

42 ALTURA DE ASCENSÃO CAPILAR h = 2 t cos q r r g Onde: h h h h = altura de ascensão em metros t = tensão superficial da água em N m -1 q = ângulo do menisco r = raio do tubo capilar em metros r = densidade do líquido em kg m -3 g = aceleração da gravidade = 10 m s -2

43 CÁLCULO DA ALTURA DE ASCENSÃO CAPILAR h = 2 t cos q r r g h = 2 x 0,0726 N m x 10-6 m x 1000 kg m -3 x 10 m s -2 Considere um vaso de xilema onde: h =? t = 0,0726 N m -1 Para plantas, considere cos q = 1 Diâmetro do vaso = 100 mm r= 1000 kg m -3 g = 10 m s -2 h = 0,29 m ou 29 cm NÃO É O MECANISMO RESPONSÁVEL PELA A ASCENSÃO DE SEIVA EM PLANTAS!

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47 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA A adesão das moléculas de água é causada pela diferença nas cargas entre uma extremidade e outra da molécula. Em conseqüência desta diferença nas cargas, as moléculas de água são capazes de aderir a superfícies positiva ou negativamente carregadas. Quando úmidas muitas macromoléculas biológicas, como a celulose, tendem a desenvolver cargas e, assim atrair moléculas de água. A aderência das moléculas de água é responsável por outro fenômeno biologicamente importante, denominado EMBEBIÇÃO.

48 EMBEBIÇÃO A EMBEBIÇÃO é o movimento de moléculas de água dentro de substâncias, tais como madeira ou gelatina, que intumescem ou aumentam de volume como resultado da adesão entre elas e as moléculas de água.

49 PRESSÃO DE EMBEBIÇÃO As pressões desenvolvidas pela embebição podem ser surpreendentemente grandes. EM QUEM VOCÊ APOSTARIA? X

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

51 PRESSÃO DE EMBEBIÇÃO Calvatea sp rompendo uma camada espessa de asfalto

52 PRESSÃO DE EMBEBIÇÃO Sementes de lentilha () rompendo uma caixa de metal

53 GERMINAÇÃO e EMBEBIÇÃO Nas plantas vivas, a embebição é observada particularmente nas sementes, que podem aumentar muitas vezes seu tamanho original.

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

56 HIDRATAÇÃO DE ENZIMAS DURANTE A GERMINAÇÃO

57 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA A TENDÊNCIA DAS MOLÉCULAS DE ÁGUA EM SE ADERIREM CONFERE à água três propriedades de grande importância biológica: (1) ALTO CALOR ESPECÍFICO; (2) ALTO CALOR LATENTE DE VAPORIZAÇÃO; (3) ALTO CALOR LATENTE DE FUSÃO.

58 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA CALOR ESPECÍFICO refere-se à quantidade de calor necessária para um aumento determinado de temperatura. É necessária uma caloria para elevar de 1 o C a temperatura de 1 grama de água. O calor específico da água é cerca de duas vezes maior que o calor específico do óleo ou do álcool. É quatro vezes o calor específico do ar ou do alumínio e nove vezes o ferro (Tabela). É DIFÍCIL ELEVAR A TEMPERATURA DA ÁGUA!

59 CALOR ESPECÍFICO DA ÁGUA A quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 grama de 1 o C 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

60 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 1oC, é preciso ROMPER um certo número de pontes de hidrogênio que mantêm as moléculas de água unidas entre si. Isto significa que 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.

61 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA CALOR DE VAPORIZAÇÃO a vaporização de uma substância é a mudança do estado líquido para o gasoso. Ocorre porque as moléculas de rápido movimento do líquido se desprendem da superfície e passam para o ar. Quanto mais quente for o líquido, mais rápido será o movimento de suas moléculas e, por conseguinte, a velocidade de evaporação.

62 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA CALOR DE VAPORIZAÇÃO a vaporização de uma substância é a mudança do estado líquido para o gasoso. Ocorre porque as moléculas de rápido movimento do líquido se desprendem da superfície e passam para o ar. Quanto mais quente for o líquido, mais rápido será o movimento de suas moléculas e, por conseguinte, a velocidade de evaporação.

63 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA Para que uma molécula de água se desprenda de suas moléculas vizinhas, isto é, para que ela se evapore, é preciso que as pontes de hidrogênio se rompam. Este processo requer energia calorífica. De fato, são necessárias mais de 500 calorias para transformar 1 grama de água no estado líquido em vapor. Em conseqüência disso, quando a água se evapora, quer da superfície da nossa pele, quer da superfície de uma folha, ela absorve uma grande quantidade de calor do ambiente. Por conseguinte, a evaporação possui um efeito de resfriamento.

64 CALOR LATENTE DE VAPORIZAÇÃO DA ÁGUA A quantidade de calor necessária para converter 1 grama de líquido em 1 grama de gás Água (0 o C) 596 Água (100 o C) 540 Amônia 295 Álcool etílico 236 Éter 90 Ácido fluorídrico 360 Ácido Nítrico 115

65 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. Quando uma massa de água se esfria até seu ponto de congelamento, e a água e o gelo estão em contato, o calor adicional tenderá apenas a fundir o gelo e, o resfriamento, a congelar a água. Em conseqüência disso, qualquer massa de água no ponto de congelamento permanecerá mais ou menos na mesma temperatura, apesar de uma faixa bastante ampla de alterações na temperatura do ar.

66 CALOR LATENTE DE FUSÃO DA ÁGUA A quantidade de calor necessária para converter 1 grama de sólido em 1 grama de líquido Água (0 o C) 80 Álcool metílico 16 Benzeno 30 Ácido acético 45

67 ÁGUA E GELO A ÁGUA TORNA-SE MENOS DENSA AO SE CONGELAR. A água no estado líquido, como os outros fluidos, contrai-se à medida que esfria. A 4 o C, apresenta sua máxima densidade. Em seguida, expande-se quando sua temperatura cai abaixo de 4 o C. Este fenômeno está dentro da faixa de nossas expectativas comuns: sabemos que os cubos de gelo flutuam na superfície de um copo com água e que os icebergs cruzam a superfície dos oceanos.

68 DENSIDADE DA ÁGUA - g cm -3 0 o C 0, o C 0, o C 0, o C 0, o C 0, o C 0, o C 0, o C 0, o C 1, o C 0, o C 0, o C 0, o C 0, o C 0, o C 0, o C 0, o C 0, o C 0, o C 0, o C 0,99973

69 ÁGUA E GELO O que aconteceria se a água se comportasse como um líquido comum e se tornasse cada vez mais densa à medida que se congelasse?

70 ÁGUA E GELO Os cubos de gelo e os icebergs não apenas afundariam, como também os reservatórios e lagos e, talvez os oceanos começariam a congelar do fundo para a superfície e a água jamais se fundiria novamente. Todavia, a água a 4 o C afunda, deslocando a água mais fria, que permanece na superfície. E assim, a vida continua seu curso, mantida pelas notáveis propriedades desse extraordinário líquido que tem sido seu berço desde o início dos tempos biológicos.

71 ESTADO SÓLIDO ESTADO LÍQUIDO ESTADO GASOSO

72 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA PONTO DE FUSÃO E EBULIÇÃO Conferem estabilidade térmica.

73 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA VISCOSIDADE A viscosidade de um fluido indica a sua resistência a fluir, isto é, a dificuldade de uma camada deslizar ao longo da outra camada. Como as pontes de hidrogênio podem restringir o deslizar de camadas adjacentes de líquidos, a viscosidade da água é relativamente elevada em comparação com solventes que estabeleçam poucas ou nenhumas pontes de hidrogênio, como por exemplo a acetona, o benzeno, e outros solventes orgânicos com moléculas pequenas. O diminuir da viscosidade com o aumentar da temperatura reflete a quebra das pontes de hidrogênio e também o diminuir de outras forças de atração, como as de Van der Waals, devido ao aumentar do movimento térmico das moléculas (Kramer e Boyer, 1995).

74 PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DE ÁGUA TRANSPARÊNCIA a água é transparente à luz visível mas não à luz ultravioleta e infravermelho. Isto permite o crescimento de plantas submersas a grandes profundidades. Absorção da luz ultravioleta protege os seres vivos contra seus efeitos maléficos.

75 I. Estrutura Molecular da Água e suas Propriedades Físico-Químicas RICARDO FERRAZ DE OLIVEIRA, Ph.D Professor Associado do Departamento de Ciências Biológicas da ESALQ-USP Tel. (19) rfol@usp.br Formação: Bacharel em Engenharia Agronômica pela Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz em 1984; Mestrado em Fisiologia de Plantas pela Texas A&M University em 1989; Doutorado em Agronomia pela Texas A&M University em Áreas de Atuação: Fisiologia de plantas sob condições de estresse hídrico, salino e térmico. Determinação de trocas gasosas em plantas e Instrumentação em Fisiologia Vegetal.