Uma das substâncias mais simples, Uma das substâncias mais simples, porém a mais importante: todas as porém a mais importante: todas as reações que acontecem no nosso reações que acontecem no nosso

organismo são em soluções organismo são em soluções aquosas, e as proteínas, aquosas, e as proteínas,

membranas, enzimas, mitocôndrias membranas, enzimas, mitocôndrias e hormônios somente são funcionais e hormônios somente são funcionais na presença desta substância. Sem na presença desta substância. Sem

ela a vida em nosso planeta não ela a vida em nosso planeta não existiria. existiria.

A água é, sem dúvida, o mais A água é, sem dúvida, o mais comum e mais importante de comum e mais importante de todos os compostos. Graças todos os compostos. Graças às propriedades da água, a às propriedades da água, a vida foi capaz de surgir e se vida foi capaz de surgir e se

desenvolver em nosso desenvolver em nosso planeta. Estas propriedades planeta. Estas propriedades

são extremamente peculiares: são extremamente peculiares:

A água sólida (gelo) é menos A água sólida (gelo) é menos densa do que o líquidodensa do que o líquido - por - por esta razão, o gelo bóia sobre esta razão, o gelo bóia sobre

a água líquida. Embora a água líquida. Embora extremamente trivial, é extremamente trivial, é

exatamente o oposto do exatamente o oposto do observado na grande maioria observado na grande maioria

das substâncias. das substâncias.

E, graças a esta habilidade, E, graças a esta habilidade, os peixes e plantas de lagos e os peixes e plantas de lagos e

rios que congelam, no rios que congelam, no inverno, não morrem, pois a inverno, não morrem, pois a capa de gelo que se forma capa de gelo que se forma

sobre o lago funciona como sobre o lago funciona como uma barreira de proteção uma barreira de proteção

contra o frio. contra o frio.

Se o gelo fosse mais denso, Se o gelo fosse mais denso, os peixes teriam um piso os peixes teriam um piso

congelado, embaixo, e acima congelado, embaixo, e acima uma atmosfera fria. Uma uma atmosfera fria. Uma

situação muito mais sinistra!situação muito mais sinistra!O simples fato da água ser O simples fato da água ser

líquida à temperatura líquida à temperatura ambiente já é completamente ambiente já é completamente

intrigante. intrigante.

Todos os compostos Todos os compostos análogos à molécula Hanálogos à molécula H22O são O são

gases. Se não gases. Se não conhecessemos a água, conhecessemos a água,

certamente iríamos deduzir certamente iríamos deduzir que ela seria um gás, e iria se que ela seria um gás, e iria se

tornar líquido somente em tornar líquido somente em temperaturas muito inferiores temperaturas muito inferiores

a 0a 0ooC. C.

Isto é extremamente Isto é extremamente importante para que ela importante para que ela

possa ser usada por possa ser usada por organismos vivos; além de organismos vivos; além de

promover a vida diretamente, promover a vida diretamente, ainda serve como meio de ainda serve como meio de

transporte, para recreação, e transporte, para recreação, e como um habitat para plantas como um habitat para plantas

e animais. e animais.

Como é facilmente Como é facilmente transformada em vapor (gás), transformada em vapor (gás),

pode ser transferida, pela pode ser transferida, pela atmosfera, dos oceanos até atmosfera, dos oceanos até os continentes, onde pode os continentes, onde pode precipitar sobre a forma de precipitar sobre a forma de

chuva. chuva.

Cerca de 97% de toda a água Cerca de 97% de toda a água encontrada na superfície de encontrada na superfície de

nosso planeta está nos oceanos. nosso planeta está nos oceanos. Como a população dos Como a população dos

continentes está aumentando, a continentes está aumentando, a demanda por água fresca cresce demanda por água fresca cresce

a cada ano. Processos de a cada ano. Processos de purificação e reciclagem da água purificação e reciclagem da água

tornam-se cada vez mais tornam-se cada vez mais importantes. importantes.

A água exibe uma capacidade A água exibe uma capacidade de dissolver compostos, de dissolver compostos,

tanto iônicos como tanto iônicos como moleculares, como nenhum moleculares, como nenhum outro líquido exibe. A água outro líquido exibe. A água dos oceanos não pode ser dos oceanos não pode ser consumida, pois deve ser consumida, pois deve ser

dessalinizada. dessalinizada.

Os processos mais comuns são Os processos mais comuns são o de o de destilaçãodestilação, , troca iônica troca iônica

(onde os íons são substituídos (onde os íons são substituídos por Hpor H++ e OH e OH--, que se combinam e , que se combinam e formam Hformam H22O) e O) e osmose reversaosmose reversa. .

Todos são processos caros, que Todos são processos caros, que tornam a purificação da água do tornam a purificação da água do mar economicamente inviável. mar economicamente inviável.

O estado líquido da água tem uma O estado líquido da água tem uma estrutura complexa e dinâmica, que estrutura complexa e dinâmica, que

envolve associação entre as envolve associação entre as moléculas. A forte e extensa ligação moléculas. A forte e extensa ligação

hidrogênio entre as moléculas hidrogênio entre as moléculas produz um valor muito alto de certas produz um valor muito alto de certas

propriedades físicas, tais como propriedades físicas, tais como temperatura de ebulição, temperatura de ebulição,

viscosidade, tensão superficial, viscosidade, tensão superficial, calor específico, entre outros. calor específico, entre outros.

A água, também, é um dos A água, também, é um dos líquidos com a maior tensão líquidos com a maior tensão superficial conhecida - que superficial conhecida - que faz com que as gotas sejam faz com que as gotas sejam

esféricas e que alguns esféricas e que alguns insetos possam caminhar insetos possam caminhar

sobre ela. sobre ela.

Por capilaridade, a água Por capilaridade, a água consegue subir até a mais alta consegue subir até a mais alta

folha e uma árvore, contrariando folha e uma árvore, contrariando a atração gravitacional da Terra. a atração gravitacional da Terra.

A estrutura do vapor (gás) da A estrutura do vapor (gás) da água é mais simples: as água é mais simples: as

moléculas estão relativamente moléculas estão relativamente distantes e independentes uma distantes e independentes uma

das outras. das outras.

Uma das Uma das propriedades propriedades

mais mais importantes da importantes da água líquida é a água líquida é a sua capacidade sua capacidade

de dissolver de dissolver substâncias substâncias polares ou polares ou

iônicas para iônicas para formar soluções formar soluções

aquosas. aquosas.

Solubilização do NaCl em água

O oceano, o sangue ou uma O oceano, o sangue ou uma xícara de chá são exemplos xícara de chá são exemplos de soluções aquosas. Todas de soluções aquosas. Todas as reações que ocorrem em as reações que ocorrem em nosso organismo se dão em nosso organismo se dão em

soluções aquosas. soluções aquosas.

A interação entre as moléculas A interação entre as moléculas do solvente (água) e as do soluto do solvente (água) e as do soluto

é que são responsáveis pelo é que são responsáveis pelo processo de solubilização: processo de solubilização:

quando uma substância iônica é quando uma substância iônica é dissolvida em água, os cátions dissolvida em água, os cátions

são atraídos pelo lado "negativo" são atraídos pelo lado "negativo" da molécula de água e os ânions da molécula de água e os ânions

pelos lados "positivos". pelos lados "positivos".

Este processo é chamado de Este processo é chamado de hidratação. A hidratação dos hidratação. A hidratação dos

íons é que promove a "quebra" íons é que promove a "quebra" do retículo cristalino da do retículo cristalino da

substância iônica, ou seja, a substância iônica, ou seja, a dissolução: as forças existentes dissolução: as forças existentes

entre os cátions e ânions no entre os cátions e ânions no sólido (ligação iônica) são sólido (ligação iônica) são

substituídas por forças entre a substituídas por forças entre a água e os íons. água e os íons.

Muitos compostos não Muitos compostos não iônicos também são solúveis iônicos também são solúveis

em água. É o caso de, por em água. É o caso de, por exemplo, do etanol. A cerveja, exemplo, do etanol. A cerveja,

o vinho e a cachaça são o vinho e a cachaça são exemplos de misturas exemplos de misturas

homogêneas entre água e homogêneas entre água e etanol. etanol.

Esta molécula contém Esta molécula contém uma ligação polar O - H uma ligação polar O - H

tal como a água. Isto tal como a água. Isto permite à molécula fazer permite à molécula fazer

ligações ligações intermoleculares com a intermoleculares com a

água. água.

O açúcar não é uma substância O açúcar não é uma substância iônica - é molecular. Mas, mesmo iônica - é molecular. Mas, mesmo assim, dissolve-se em água. Isto assim, dissolve-se em água. Isto ocorre porque, tal como a água, a ocorre porque, tal como a água, a

sacarose é uma molécula polar, isto sacarose é uma molécula polar, isto é, com regiões "carregadas" é, com regiões "carregadas"

negativa e positivamente. negativa e positivamente.

Neste caso, a interação com a Neste caso, a interação com a água é do tipo dipolo-dipolo; água é do tipo dipolo-dipolo;

como a sacarose contém como a sacarose contém grupos -OH, também ocorre grupos -OH, também ocorre ligação hidrogênio entre as ligação hidrogênio entre as moléculas de sacarose e de moléculas de sacarose e de

água. Isto promove a sua água. Isto promove a sua solubilização na fase aquosa. solubilização na fase aquosa.

Em 1 litro de água existem mais de Em 1 litro de água existem mais de 300 x 10300 x 102323 moléculas. Cada molécula moléculas. Cada molécula é formada por um átomo de oxigênio é formada por um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio, unidos e dois átomos de hidrogênio, unidos

por ligações covalentes. por ligações covalentes.

Esta ligação existe graças à Esta ligação existe graças à atração existente entre os atração existente entre os

elétrons de um átomo e o núcleo elétrons de um átomo e o núcleo do outro, e vice-versa. A do outro, e vice-versa. A

estabilidade é atingida quando estabilidade é atingida quando dois elétrons, inicialmente nos dois elétrons, inicialmente nos

orbitais de seus respectivos orbitais de seus respectivos átomos, passam a freqüentar átomos, passam a freqüentar regiões próximas a ambos os regiões próximas a ambos os núcleos, simultaneamente. núcleos, simultaneamente.

Estas regiões chamam-se orbitais Estas regiões chamam-se orbitais moleculares - que são os moleculares - que são os

responsáveis pela ligação covalente. responsáveis pela ligação covalente.

O ângulo entre as duas ligações O-H O ângulo entre as duas ligações O-H é de 105é de 105oo. Este ângulo é próximo ao . Este ângulo é próximo ao

calculado pelo modelo da calculado pelo modelo da hibridização de orbitais atômicos. hibridização de orbitais atômicos.

Neste caso, o O estaria Neste caso, o O estaria hibridizado em sphibridizado em sp33, sendo que , sendo que

dois orbitais já estariam dois orbitais já estariam preenchidos com elétrons não preenchidos com elétrons não ligantes. O ângulo esperado ligantes. O ângulo esperado

seria de 109seria de 109oo, uma geometria , uma geometria tetraédrica; a repulsão entre tetraédrica; a repulsão entre

estes pares eletrônicos, estes pares eletrônicos, entretanto, pode provocar este entretanto, pode provocar este

pequeno desvio. pequeno desvio.

A distância O-H (o comprimento A distância O-H (o comprimento da ligação) é de 95,7 pm (1 pm = da ligação) é de 95,7 pm (1 pm =

1 x 101 x 10-11-11m). Os elétrons que m). Os elétrons que formam os orbitais moleculares, formam os orbitais moleculares,

na água, não são igualmente na água, não são igualmente compartilhados entre os átomos: compartilhados entre os átomos:

o O é mais eletronegativo - o O é mais eletronegativo - exerce uma maior atração sobre exerce uma maior atração sobre

os elétrons. os elétrons.

A conseqüência é uma A conseqüência é uma distribuição eletrônica distribuição eletrônica

heterogênea na heterogênea na molécula, resultando molécula, resultando

uma densidade de uma densidade de carga negativa (-) sobre carga negativa (-) sobre o átomo de oxigênio e o átomo de oxigênio e densidades de carga densidades de carga positiva (+) sobre os positiva (+) sobre os

átomos de hidrogênio. átomos de hidrogênio.

Esta propriedade, Esta propriedade, somada ao ângulo somada ao ângulo de ligação, torna a de ligação, torna a molécula da água molécula da água

polar, isto é, capaz polar, isto é, capaz de sofrer uma de sofrer uma

orientação em um orientação em um determinado campo determinado campo

eletromagnético. eletromagnético.

As cargas sobre os átomos de H As cargas sobre os átomos de H e O são fortes o suficiente para e O são fortes o suficiente para

fazê-los exercer atração em fazê-los exercer atração em moléculas vizinhas. Este tipo de moléculas vizinhas. Este tipo de

interação é chamado de força interação é chamado de força intermolecular ou força de van intermolecular ou força de van

der Waals. Esta força é chamada der Waals. Esta força é chamada de ligação hidrogênio. de ligação hidrogênio.

Existem muitas substâncias, Existem muitas substâncias, entretanto, que não são entretanto, que não são solúveis em água. Um solúveis em água. Um exemplo é a gordura: a exemplo é a gordura: a

natureza não-polar de suas natureza não-polar de suas moléculas as torna moléculas as torna

incompatíveis com as incompatíveis com as moléculas polares de água. moléculas polares de água.

Uma regra geral para a Uma regra geral para a solubilidade é que solubilidade é que "o "o

semelhante dissolve o semelhante dissolve o semelhante"semelhante", isto é, , isto é,

moléculas polares são moléculas polares são miscíveis com moléculas miscíveis com moléculas polares, e apolares com polares, e apolares com

moléculas apolares. moléculas apolares.

As propriedades da água, As propriedades da água, entretanto, são entretanto, são

completamente diferentes em completamente diferentes em condições de alta condições de alta

temperatura e pressão. Acima temperatura e pressão. Acima de 300de 300ooC, em altas pressões, C, em altas pressões,

a água líquida é capaz de a água líquida é capaz de dissolver muitos compostos dissolver muitos compostos

apolares. apolares.

Mais diferente ainda é a água Mais diferente ainda é a água quando a pressão for igual ou quando a pressão for igual ou

maior de 218 atm e a maior de 218 atm e a temperatura maior do que temperatura maior do que

374374ooC (temperatura crítica): a C (temperatura crítica): a água se torna um água se torna um fluído fluído

supercrítico.supercrítico.

Nestas condições, a água reúne Nestas condições, a água reúne propriedades de seu gás (tal propriedades de seu gás (tal como a densidade) e de seu como a densidade) e de seu

líquido (capacidade de líquido (capacidade de dissolução). Além de dissolver dissolução). Além de dissolver

substâncias polares e iônicas, a substâncias polares e iônicas, a água supercrítica é capaz de água supercrítica é capaz de

dissolver praticamente todos os dissolver praticamente todos os compostos apolares. compostos apolares.

Uma das aplicações é na Uma das aplicações é na destruição de lixos tóxicos: destruição de lixos tóxicos:

a água supercrítica é a água supercrítica é misturada com os resíduos misturada com os resíduos orgânicos e gás oxigênio; orgânicos e gás oxigênio;

iniciado a chama, a iniciado a chama, a combustão ocorre combustão ocorre "embaixo" d'água!"embaixo" d'água!

Isto só é possível graças às Isto só é possível graças às propriedades tipo-gás da propriedades tipo-gás da

água supercrítica e de sua água supercrítica e de sua capacidade de dissolver os capacidade de dissolver os

resíduos. resíduos.

A molécula de água também é A molécula de água também é especial por participar de especial por participar de

muitas reações orgânicas e muitas reações orgânicas e inorgânicas. Várias delas inorgânicas. Várias delas

resultam da habilidade que a resultam da habilidade que a água tem em se comportar água tem em se comportar

tanto como um ácido (doador tanto como um ácido (doador de prótons) como uma base de prótons) como uma base

(receptora de prótons). (receptora de prótons).

De fato, em 1 litro de água pura, não De fato, em 1 litro de água pura, não existem apenas moléculas de água, existem apenas moléculas de água, existem mols de íons Hexistem mols de íons H33OO++

(aq)(aq) e mols e mols

de íons OHde íons OH--(aq)(aq). Estes íons são o . Estes íons são o

produto da reação abaixo, que é a produto da reação abaixo, que é a equação para a auto-ionização da equação para a auto-ionização da

água:água:HH22OO(l)(l) + H + H22OO(l)(l) H H33OO++

(aq)(aq) + OH + OH--(aq)(aq)

O íon HO íon H33OO++ é chamado de íon é chamado de íon

hidrônio. hidrônio.

É justamente na sua É justamente na sua concentração que a escala de concentração que a escala de

pH de uma solução é pH de uma solução é baseada: quanto maior a baseada: quanto maior a

concentração de íons concentração de íons hidrônio, menor o valor de pH hidrônio, menor o valor de pH

e, conseqüentemente, mais e, conseqüentemente, mais ácida é a solução. ácida é a solução.

O sólido iônico, ao se dissolver em O sólido iônico, ao se dissolver em água, se quebra em pequenas água, se quebra em pequenas unidades: cátions e ânions. A unidades: cátions e ânions. A

equação química é a forma com que equação química é a forma com que o processo é representado; no o processo é representado; no

exemplo, a dissolução do cloreto de exemplo, a dissolução do cloreto de sódio (sal de cozinha) em água. sódio (sal de cozinha) em água.

Quando os íons estão Quando os íons estão hidratados, eles possuem um hidratados, eles possuem um certo número de moléculas certo número de moléculas

de água imediatamente de água imediatamente próximas. Este é o número de próximas. Este é o número de hidratação, que depende do hidratação, que depende do tamanho e carga do cátion. tamanho e carga do cátion.

A água é capaz de promover a A água é capaz de promover a ionização de compostos ionização de compostos

moleculares. O ácido acético, por moleculares. O ácido acético, por exemplo, é um composto molecular. exemplo, é um composto molecular. Mas, em água, algumas moléculas Mas, em água, algumas moléculas

se ionizam, gerando o íon acetato e se ionizam, gerando o íon acetato e HH33OO++. A equação química ao lado . A equação química ao lado

ilustra o processo da dissociação do ilustra o processo da dissociação do ácido acético em água. ácido acético em água.

Em outras reações, a água pode Em outras reações, a água pode fazer exatamente o oposto: ceder fazer exatamente o oposto: ceder um próton! É o que acontece na um próton! É o que acontece na

reação com a amônia. A molécula de reação com a amônia. A molécula de amônia, agora, é quem recebe o amônia, agora, é quem recebe o

próton, atuando como uma base. A próton, atuando como uma base. A água, neste caso, comporta-se como água, neste caso, comporta-se como

um ácido. um ácido.

A água pode se A água pode se comportar tanto como comportar tanto como

um ácido ou como uma um ácido ou como uma base: por isso, é base: por isso, é

chamada de chamada de anfóteraanfótera. .

Fonte: Fonte: QMCWEBQMCWEB