Universidade Federal do Rio de Janeiro Centro de Ciências da Saúde Instituto de Bioquímica Médica Curso: Enfermagem e Obstetrícia ÁGUA, SOLUBILIDADE E PH
ÁGUA: UM COMPONENTE E SOLVENTE UNIVERSAL
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
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?
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.
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.
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
VIDEO H 2 O
ÁGUA X GELO
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
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.
PROPRIEDADES FÍSICAS DA ÁGUA A água apresenta alto ponto de fusão, solidificação e ebulição. A água apresenta também alto calor de vaporização.
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.
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
H 2 O COMO SOLVENTE QUAIS COMPOSTOS PODEM SER DISSOLVIDOS PELA H 2 O? H 2 O dissolve apenas aquilo com que ela interage
SOLUTOS POLARES EM H 2 O Soluto Soluto Soluto H 2 O APOLAR POLAR
SOLUTOS CARREGADOS EM H 2 O Soluto Soluto Soluto H 2 O
VÍDEO DISSOLUÇÃO SAL EM H 2 O
COMPOSTOS APOLARES EM H 2 O Cera Triacilglicerol
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.
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
EFEITO HIDROFÓBICO( OIL DROP ) 14 + 14 = 28 28 X 2 = 56 21 + 21 = 42
SOLUBILIDADE EM ÁGUA COMPOSTOS ANFIPÁTICOS
SUBSTÂNCIAS ANFIPÁTICAS EM H 2 O
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
POLARIDADE DAS MOLÉCULAS
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
CÉLULAS EM MEIO ISOTÔNICO, HIPERTÔNICO E HIPOTÔNICO Hemácias
Ligações Químicas
LIGAÇÃO COVALENTE Átomos compartilham elétrons
LIGAÇÕES COVALENTES COM CARÁTER POLAR E APOLAR C - H C = O H - O C - N H - N
Um átomo rouba elétrons de outro LIGAÇÃO IÔNICA
LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO
INTERAÇÕES DE VAN DER WAALS 2 átomos não carregados próximos passam a influenciar um ao outro criando um dipolo elétrico transiente de cargas opostas
FORÇA DAS LIGAÇÕES Individualmente fracas EFEITO CUMULATIVO
INTERAÇÕES ENTRE MACROMOLÉCULAS
Vídeo ionização da água PH
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 = 10-14 M 2 Chamamos [H + ] x [OH - ] de Produto iônico da água (K w )
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 - ] = 10-14 M 2, vamos aplica Log: Log [H + ] + Log [OH - ] = Log 10-14 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
PH O ph é uma unidade que determina as concentrações de H+ e OH- em qualquer solução aquosa.
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 - ]
PH [H + ] = [OH - ] = 10-7 M ph neutro