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Biologia AP
Curso: Biologia AP > Unidade 1
Lição 1: Estrutura da água e ligações de hidrogênio- Ligação de hidrogênio na água
- Ligação de hidrogênio na água
- Capilaridade e por que vemos um menisco
- Tensão superficial
- Coesão e adesão da água
- Água como solvente
- Calor específico, entalpia de vaporização e a densidade da água
- A importância da água para a vida
- Resumo: a água e a vida
- Estrutura da água e ligações de hidrogênio
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A importância da água para a vida
Discussão sobre as propriedades da água que a tornam essencial para a vida como a conhecemos: polaridade, solvente "universal", alta capacidade térmica, alto valor de entalpia de vaporização, coesão, adesão e densidade mais baixa quando congelada.
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- Por que a água é polar?(2 votos)
- A água é polar devido à sua estrutura molecular e às propriedades das ligações químicas que a compõem. A molécula de água (H2O) é formada por dois átomos de hidrogênio (H) e um átomo de oxigênio (O). A ligação química entre o hidrogênio e o oxigênio na água é chamada de ligação covalente, o que significa que os átomos compartilham elétrons para formar a molécula.
No entanto, a distribuição de elétrons na molécula de água não é uniforme. O oxigênio é mais eletronegativo do que o hidrogênio, o que significa que ele atrai os elétrons com mais força do que o hidrogênio. Como resultado, os elétrons na ligação covalente entre o oxigênio e o hidrogênio passam mais tempo perto do oxigênio do que do hidrogênio.
Isso cria uma diferença de carga na molécula de água. A região em torno do oxigênio fica com uma carga parcial negativa (δ-) devido à atração dos elétrons, enquanto as regiões em torno dos hidrogênios adquirem uma carga parcial positiva (δ+). Essa diferença de carga é o que torna a molécula de água polar, pois tem um polo negativo (no oxigênio) e um polo positivo (nos hidrogênios).
Devido a essa polaridade, as moléculas de água têm a capacidade de formar ligações de hidrogênio entre si, o que é uma atração intermolecular forte. Essas ligações de hidrogênio dão à água suas propriedades únicas, como a alta coesão, a capacidade de dissolver substâncias iônicas e polares, e sua elevada capacidade térmica.
Em resumo, a água é polar devido à distribuição desigual de elétrons na molécula de água, o que resulta em uma diferença de carga e na formação de ligações de hidrogênio, conferindo-lhe suas propriedades peculiares.(1 voto)
Transcrição de vídeo
RKA21MC - Olá! Vamos iniciar mais uma aula. Nesta aula vamos ver a
importância da água para a vida. Quando você olha para o cosmos
em busca de vida terrestre, muitas pessoas procuram por sinais
de água nas luas ou planetas, e isso porque a vida como
a conhecemos depende da água. Para entender isso, precisamos olhar mais
de perto algumas propriedades da água. O que você vê aqui são moléculas de água, e
isso pode ser uma revisão para você. Cada molécula de água tem um átomo de
oxigênio que está ligado a dois hidrogênios. Aqui temos um hidrogênio e outro hidrogênio,
essa é uma ligação covalente, o que significa que o oxigênio compartilha elétrons
com cada um dos átomos de hidrogênio, mas o oxigênio é mais eletronegativo, e essa é apenas uma maneira de dizer que
mesmo que os elétrons sejam compartilhados, eles passarão mais tempo em torno
do oxigênio do que dos hidrogênios. Uma maneira de pensar sobre isso é que oxigênio
gosta mais de consumir elétrons do que os hidrogênios, e como os elétrons vão passar mais tempo em torno
do oxigênio do que em torno dos hidrogênios, e por ser uma molécula com uma curvatura
e com os hidrogênios de cada lado, o que acontece é que o lado onde está o oxigênio,
onde os elétrons passam mais tempo, recebe uma carga parcialmente negativa. Essa é a letra grega
minúscula Delta (δ), isso significa apenas
carga parcialmente negativa, então os lados onde estão os hidrogênios
adquirem uma carga positiva parcial. O que você vê aqui é que uma molécula de água
não tem as cargas distribuídas de forma uniforme. Uma parte dela fica positiva e outra negativa,
portanto é uma molécula polar. Você pode imaginar o que vai acontecer
quando um monte de moléculas de água estão juntas. O lado parcialmente positivo de uma molécula
de água, que é onde estão os hidrogênios, é atraído para o lado parcialmente
negativo de outra molécula de água, então eles são atraídos, e isso é
conhecido como ligação de hidrogênio. Eu poderia continuar se desenhando. Isso vai ser parcialmente positivo aqui,
isso vai ser parcialmente negativo, eles vão se atrair. Essa extremidade do hidrogênio é atraída
para a extremidade do oxigênio, e é essa ligação de hidrogênio que dá à água
muitas das propriedades que a tornam especial, que, pelo que sabemos, abriga a vida ou
até mesmo permite que a vida seja possível. A vida precisa de um ambiente fluido
porque as se movem e se chocam, e são essas ligações de hidrogênio, quando a
temperatura e as condições são adequadas, que permitem que a água
fique na forma líquida. As ligações são fortes o suficiente
para que a água permaneça junta, mas são fracas o suficiente para permitir que
as moléculas de água fluam uma através da outra. A água não só fornece um bom ambiente
de fluido, mas é um solvente muito bom, por isso ela é frequentemente
conhecida como solvente universal. Mesmo que as pessoas digam que
a água é um solvente universal, isso não significa que
ela dissolva tudo, porém a água dissolve mais coisas em seu estado
líquido do que qualquer outra coisa que conhecemos. Mas existem muitas moléculas que
ela não consegue dissolver bem. As coisas que se dissolvem bem
na água são as moléculas polares. Por exemplo, o cloreto de sódio
se dissolve na água. Um íon sódio é positivo,
portanto é carregado positivamente, e você pode imaginar que ele pode ser atraído
para o lado das moléculas de água onde está o oxigênio e se dissolve bem, mas os compostos apolares
tendem a não se dissolver bem na água. Mas mesmo essa propriedade de insolubilidade de
compostos também é necessária para a vida. Mais tarde na biologia, estudaremos
a bicamada de fosfolipídios, onde estas moléculas possuem
uma extremidade hidrofílica, o que significa que é atraída
por moléculas de água, e outra extremidade hidrofóbica, o que significa
que é repelida por moléculas de água. Muitos biólogos evolucionistas acreditam que essa propriedade do fosfolipídio ter
uma parte hidrofílica e outra hidrofóbica teria permitido que essas moléculas
começassem se acumular nas membranas, eventualmente formando
essas membranas esféricas, que poderiam ser os recipientes
para o início da vida celular. Outra propriedade da água que a
torna muito adequada para a vida é a sua alta capacidade calorífica. Às vezes, você vai ouvir as pessoas dizerem
que ela tem um alto calor específico. O calor específico é a quantidade de energia necessária
para elevar um grama de água em um grau Celsius, e você pode dizer:
Por que isso importa para a vida? Muitas formas de vida só podem ocorrer
em uma certa faixa de temperatura, por isso, se fosse realmente fácil aumentar ou
diminuir a temperatura da água de forma muito rápida, seria muito mais difícil ter vida dentro da água,
ou mesmo a vida ser feita de água. Uma ideia relacionada a isso é que a água também
tem um alto o calor de vaporização. Falamos mais sobre isso e com
mais detalhes em outros vídeos, mas trata-se de
quanta energia é necessária para a água ir de sua forma líquida
para sua forma gasosa, e isso tem se mostrado valioso em muitas
formas de vida como meio de resfriamento, onde a vaporização da água,
que é o resfriamento evaporativo, pode tirar o calor de um organismo
para que ele não superaqueça. Outras propriedades importantes sobre
a água são a coesão e a adesão. A coesão é a propriedade de as moléculas de água
serem atraídas por outras moléculas de água, e você viu aqui com
as ligações de hidrogênio. Mas então, quando você olha em uma macroescala,
você verá coisas como a formação de gotículas de água. Todos vocês já viram gotas
de água ou gotas de orvalho. Essas gotas não poderiam se formar
se não fosse pela coesão da água, e mesmo uma gota pode ser um ambiente
no qual milhares de microrganismos podem viver. Já a adesão é a propriedade da
água de aderir a outras coisas. Você pode ter visto isso em
um tubo de ensaio de vidro, onde parece que a água
está subindo pelas laterais. Isso ocorre devido à polaridade das
moléculas de vidro do tubo de ensaio, mas essa propriedade,
junto com a coesão, é o que permite que a água transporte
nutrientes das raízes de uma árvore até o seu topo. Essas propriedades também estão em
nossos próprios vasos sanguíneos, principalmente quando falamos dos vasos
sanguíneos realmente pequenos, os capilares. Eles são chamados de capilares devido à ação
capilar da água, que se deve a sua coesão e adesão. Uma última propriedade da água é que
ela é menos densa quando está no estado sólido. Vamos pensar sobre isso através do gelo,
que é água no estado sólido, e é menos denso do que
a água em estado líquido. Você pode estar pensando
por que isso importa para a vida. Bem, imagine os ambientes onde pensamos
que a vida surgiu pela primeira vez. Se você imaginar algum tipo de lagoa,
e esta é a seção transversal dela, se o gelo fosse mais denso do que a água líquida,
e para muitas substâncias esse é o caso, una forma sólida tende a ser mais densa, então o que aconteceria? Se o ar está frio, digamos, no inverno,
então esta parte congelaria, e à medida que fica mais denso ele afunda, então a próxima água da
superfície congelaria e afundaria, e com o tempo o lago inteiro, ou a lagoa inteira,
congelaria e a vida não seria capaz de viver naquela lagoa, porque quando a água congela ela quebra
aquelas estruturas de membrana que conhecemos, e isso não seria adequado para a vida. Mas como o gelo é
menos denso que a água, o que normalmente acontece é apenas
o congelamento da camada superior, mas você tem um ambiente inteiro onde
a vida pode continuar e prosperar, e por causa do alto
calor específico da água, essa variação de temperatura nessa água vai ser muito
menor do que a variação de temperatura fora da água, seja no ar ou na terra. Esta é apenas uma introdução, mas espero
que faça você entender a água um pouco mais. E lembre-se, somos feitos
principalmente de água. Uma maneira de pensar sobre isso é que cada um de nós é feito de trilhões
de células que são feitas principalmente de água, e existem um ambiente à base de água. Espero que tenha gostado
da nossa aula, e até mais!