ÁGUA, SOLUBILIDADE E PH

Transcrição

1 Universidade Federal do Rio de Janeiro Centro de Ciências da Saúde Instituto de Bioquímica Médica Curso: Enfermagem e Obstetrícia ÁGUA, SOLUBILIDADE E PH

2 ÁGUA: UM COMPONENTE E SOLVENTE UNIVERSAL

3 A ÁGUA É O SOLVENTE DA VIDA! Dissolve compostos Banha a célula É um meio de transporte de moléculas para o meios intra e extracelular e entre os compartimentos celulares Transporta compostos no sangue Dissipa calor Controle da temperatura nos organismos homeotérmicos Participa de reações químicas

4 PROPRIEDADES DA ÁGUA Quando a água congela ela se retrai ou se expande? O que acontece quando colocamos um cubo de gelo em um copo com água? Durante o dia o que está mais quente: a água da piscina (ou do mar) ou o solo (a areia)? E quando anoitece? Por que o suor refresca? Por que alguns animais como insetos conseguem se manter pousados sobre a superfície da água? Por que conseguimos encher um copo com água, até a superfície, sem que ela transborde?

5 ESTRUTURA DA MOLÉCULA DE ÁGUA A molécula de água possui dois átomos de hidrogênio ligados covalentemente ao átomo de oxigênio. Nesta ligação cada átomo de hidrogênio compartilha um par de elétrons com o átomo de oxigênio.

6 ESTRUTURA DA MOLÉCULA DE ÁGUA A geometria da molécula da água é bastante parecida com a de um tetraedro, com dois átomos de hidrogênio em dois vértices do tetraedro e os elétrons nos outros dois vertices, e o oxigênio no centro.

7 A natureza dipolar da molécula de água permite que ela forme ligações de hidrogênio com outras moléculas. Cada molécula de água é capaz de se ligar a até 4 outras moléculas de água ao mesmo tempo. INTERAÇÕES H 2 O-H 2 O

8 VIDEO H 2 O

9 ÁGUA X GELO

10 ÁGUA X GELO Água líquida (temperatura e pressão ambiente): Moléculas desorganizadas em contínuo movimento pontes de H com ~ 3,4 moléculas Gelo (formação de uma rede): Moléculas fixas Pontes de H com outras 4 moléculas

11 CALOR ESPECÍFICO DA ÁGUA Calor específico é a quantidade de energia necessária para aumentar em 1 o C a temperatura de 1 grama de uma determinada substância. Uma substância que possui elevado calor específico precisa receber muito calor do ambiente para que sua temperatura aumente. A quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de uma determinada quantidade de água em 1 o C, eleva em 2 o C a temperatura de uma mesma quantidade de álcool.

12 PROPRIEDADES FÍSICAS DA ÁGUA A água apresenta alto ponto de fusão, solidificação e ebulição. A água apresenta também alto calor de vaporização.

13 TENSÃO SUPERFICIAL A tensão superficial é um efeito que ocorre na camada superficial de um líquido que leva a sua superfície a se comportar como uma membrana elástica.

14 LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO ENTRE DIFERENTES MOLÉCULAS Pontes de H não são restritas à água. Se formam facilmente entre átomos eletronegativos. Aceptor de H (O ou N) com um par de elétrons livres Doador de H (H ligado covalentemente a outro átomo eletronegativo). Álcool e H 2 O Cetona e H 2 O

15 H 2 O COMO SOLVENTE QUAIS COMPOSTOS PODEM SER DISSOLVIDOS PELA H 2 O? H 2 O dissolve apenas aquilo com que ela interage

16 SOLUTOS POLARES EM H 2 O Soluto Soluto Soluto H 2 O APOLAR POLAR

17 SOLUTOS CARREGADOS EM H 2 O Soluto Soluto Soluto H 2 O

18 VÍDEO DISSOLUÇÃO SAL EM H 2 O

19 COMPOSTOS APOLARES EM H 2 O Cera Triacilglicerol

20 COMPOSTOS APOLARES EM H 2 O Compostos apolares não fazem ligações de hidrogênio com a água. Interferem nas ligações de hidrogênio das moléculas de água entre si.

21 CLATRATO As moléculas de H 2 O se organizam ao redor de compostos apolares ou de regiões apolares de moléculas como gaiolas, aprisionando estes compostos. Água - metano

22 EFEITO HIDROFÓBICO( OIL DROP ) = X 2 = = 42

23 SOLUBILIDADE EM ÁGUA COMPOSTOS ANFIPÁTICOS

24 SUBSTÂNCIAS ANFIPÁTICAS EM H 2 O

25 SOLUBILIDADE DOS GASES EM ÁGUA Alguns gases como gás carbônico, oxigênio e nitrogênio, são apolares. Os elétrons do O 2 e N 2 são distribuídos igualmente entre os dois átomos. Já o CO 2 os dipolos formados na molécula se cancelam. O C O

26 POLARIDADE DAS MOLÉCULAS

27 MOVIMENTO DA ÁGUA: OSMOSE Movimento da H 2 O entre meios separados por uma membrana semipermeável Soluções osmóticas: Isotônicas: = osmolaridade Hipertônica: [soluto] Hipotônica: [soluto] Hipotônico H 2 O Hipertônico

28 CÉLULAS EM MEIO ISOTÔNICO, HIPERTÔNICO E HIPOTÔNICO Hemácias

29 Ligações Químicas

30 LIGAÇÃO COVALENTE Átomos compartilham elétrons

31 LIGAÇÕES COVALENTES COM CARÁTER POLAR E APOLAR C - H C = O H - O C - N H - N

32 Um átomo rouba elétrons de outro LIGAÇÃO IÔNICA

33 LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO

34 INTERAÇÕES DE VAN DER WAALS 2 átomos não carregados próximos passam a influenciar um ao outro criando um dipolo elétrico transiente de cargas opostas

35 FORÇA DAS LIGAÇÕES Individualmente fracas EFEITO CUMULATIVO

36 INTERAÇÕES ENTRE MACROMOLÉCULAS

37 Vídeo ionização da água PH

38 IONIZAÇÃO DA H 2 O K eq = [produtos] = [H + ] [OH - ] [reagentes] [H2O] Na água pura: [H + ] = [OH - ] = 10-7 mol/l = 10-7 M [H 2 0] = 55,5 mol/l = 55,5 M K eq = 1,8x10-16 M (íons na solução) K eq = [H + ] x [OH - ] [H2O] 1,8x10-16 M = [H + ] [OH - ] 55,5 M [H + ] x [OH - ] = 1,8x10-16 x 55,5 M = M 2 Chamamos [H + ] x [OH - ] de Produto iônico da água (K w )

39 QUAL O PH DA ÁGUA PURA? O ph é uma unidade que determina as concentrações de H+ e OH- em qualquer solução aquosa. Na água pura sabemos que: [H + ] = [OH - ] = 10-7 M [H + ] x [OH - ] = M 2, vamos aplica Log: Log [H + ] + Log [OH - ] = Log Log [H + ] + Log [OH - ] = -14, vamos aplicar (-) -Log [H + ] - Log [OH - ] = +14, vamos chamar (-log [H + ]) de ph ph - Log [OH - ] = +14, Aplicar [OH - ] = 10-7 M ph - Log 10-7 = +14 ph (-7) = 14 ph + 7 = 14 ph = 14-7 ph = 7

40 PH O ph é uma unidade que determina as concentrações de H+ e OH- em qualquer solução aquosa.

41 A CONCENTRAÇÃO DE ÍONS H+ DETERMINA A ACIDEZ DE UMA SOLUÇÃO Soluções neutras [H + ] = [OH - ] = 10-7 M Soluções ácidas [H + ] > [OH - ] Soluções básicas [H + ] < [OH - ]

42 PH [H + ] = [OH - ] = 10-7 M ph neutro

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