AULA AO VIVO Professor Edson Cruz

A ÁGUA NOSSA DE CADA DIA. NOSSO MAIOR BEM ,

NOSSO MAIOR PROBLEMA.

A água é o constituinte mais característico da terra. Ingrediente essencial da vida, a

água é talvez o recurso mais precioso que a terra fornece à humanidade.

Embora se observe pelos países mundo afora tanta negligência e tanta falta de

visão com relação a este recurso, é de se esperar que os seres humanos tenham

pela água grande respeito,

que procurem manter seus reservatórios naturais e salvaguardar sua pureza.

De fato, o futuro da espécie humana e de muitas outras espécies pode ficar

comprometido

a menos que haja uma melhora significativa na administração dos recursos

hídricos terrestres.

(J.W.Maurits la Rivière, Ph.D. em Microbiologia, Delft University of Technology, Holanda)

70% geleiras e icebergs

29% aquíferos

rios – lagos – solo – biota 1%

ELEMENTOS PRINCIPAIS: Precipitações, evaporação e transporte de vapor

Formam-se as nuvens, que são acumulações de água em forma de vapor.

A chuva ocorre quando as temperaturas na atmosfera são baixas e o vapor de água que forma as nuvens se transforma em água líquida.

Os animais e as plantas liberam na atmosfera água em forma de vapor.

A água dos mares e oceanos evapora devido ao calor que recebe do Sol.

A água que cai da atmosfera desce pelos rios e lençóis subterrâneos até chegar ao mar, onde recomeça o ciclo da evaporação.

PRECIPITAÇÃO

ESCOAMENTO

FORMAÇÃO DE NUVENS

EVAPORAÇÃO

INFILTRAÇÃO PELO SOLO

ÁGUA SUBTERRÂNEA CAPTAÇÃO ATRAVÉS DE POÇO

PLANTAS ABSORVENDO ÁGUA

EVAPORAÇÃO

EVAPORAÇÃO

EVAPORAÇÃO

TRANSPIRAÇÃO

área de afloramento

recarga direta a partir das chuvas

águas de boa qualidade

(baixa salinidade)

baixa pressão

chuvas

Ca++ Mg++

HCO3+

descarga do Aquífero Permiano contaminadas com

flúor e sulfatos

alta pressão

águas de pior qualidade

(muitos sais e íons tóxicos)

Aquíferos Permianos (areninos e arginos)

REC

AR

GA

PR

OFU

ND

A

HCO3+ Na+ Cr

SO4-

No seu caminho para o mar, a água vai ficando carregada de partículas e matéria dissolvida, provenientes de detritos naturais e

dos despejos da sociedade humana. Quando a densidade populacional ao redor de uma reserva de água é baixa, os resíduos

na água podem ser degradados por micróbios, em um processo natural de autopurificação. Quando a capacidade de

autopurificação é excedida, grandes quantidades de resíduos se acumulam nos mares, onde podem causar

danos à vida aquática.

(ENEM-2011) Belém é cercada por 39 ilhas, e suas populações convivem com ameaças de doenças. O motivo, apontado por especialistas, é a poluição da água do rio, principal fonte de sobrevivência dos ribeirinhos. A diarreia é frequente nas crianças e ocorre como consequência da falta de saneamento básico, já que a população não tem acesso à água de boa qualidade. Como não há água potável, a alternativa é consumir a do rio.

O Liberal. 8 jul. 2008. Disponível em: http://www.oliberal.com.br.

O procedimento adequado para tratar a água dos rios, a fim de atenuar os problemas de saúde causados por microrganismos a essas populações ribeirinhas é a

a) filtração

b) cloração.

c) coagulação.

d) fluoretação.

e) decantação.

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SÓLIDO LÍQUIDO GASOSO

ÁGUA (H2O) Nome IUPAC Água

Ácido hidroxílico monóxido de hidrogênio

Óxido de hidrogênio

Propriedades

Fórmula molecular H2O ou HOH

Densidade 1000 kg·m−3, líquida (4 °C)

917 kg·m−3, sólida

Ponto de fusão 0 °C , 32 °F (273,15 K)[1]

Ponto de ebulição 100 °C , 212 °F (373,15 K)[1]

Exceto onde denotado, os dados referem-se a materiais sob condições PTN Referências e avisos gerais sobre esta caixa

A água possui muitas propriedades incomuns que são críticas para a vida: é um bom solvente e possui alta tensão superficial (0,07198 N m-1 a 25 °C). A água pura tem sua maior densidade em 3,984 °C: 999,972 kg/m³ e tem valores de densidade menor ao arrefecer e ao aquecer. Por ser uma substância estável na atmosfera, desempenha um papel importante como absorvente da radiação infravermelha, crucial no efeito estufa da atmosfera. A água também possui um calor específico peculiarmente alto (75,327 J mol-1 K-1 a 25 °C), que desempenha um grande papel na regulação do clima global.

USO DA ÁGUA NA AGRICULTURA

Atualmente, cerca de 3600 km3 de água doce são utilizados para uso humano – o equivalente a 580 m3 per capita por ano. (...) É na agricultura que se usa maior quantidade de água, responsável no mundo todo por aproximadamente 69% de todo o gasto. A utilização para fins domésticos conta com 10% e a indústria consome 21% da toda a água retirada (...) É importante fazer uma distinção entre a água que é retirada e a água que é realmente utilizada. Dos 3600 km3 de água retirados anualmente, aproximadamente metade é absorvida através da evaporação e transpiração das plantas. (...)

O restante, ao contrário, retorna para os rios ou se infiltra no solo e fica depositada nos aquíferos. Contudo, essa água é geralmente de qualidade inferior àquela que foi inicialmente retirada. A irrigação consome bastante da água que é utilizada (geralmente metade ou mais) em forma de evaporação, incorporação nas lavouras e transpiração das plantações. A outra metade retorna para o solo, para a superfície ou se perde em evaporação improdutiva.

Disponível em: http://www.planetaorganico.com.br/aguauso.htm

Marque a alternativa correta:

a) A evaporação e a transpiração citadas no texto são exemplos de fenômenos químicos.

b) A evaporação é um processo que libera calor.

c) Em uma molécula de água há átomos dos elementos oxigênio e hidrogênio e o tipo de ligação interatômica presente é covalente.

d) A água é um solvente que pode ser utilizado para dissolver várias substâncias, inclusive óleo de cozinha, formando, neste caso, uma mistura homogênea.

e) Água e sal de cozinha, em quaisquer proporções, formam sempre misturas homogêneas.

RESPOSTA Como a molécula da água é representada por H2O, concluímos que a mesma apresenta dois átomos de

hidrogênio combinados a um átomo de oxigênio. Nas duas ligações O – H formadas, nenhum dos átomos ganha o elétron do outro, logo, ocorre compartilhamento de elétrons (ligação covalente).

A água dissolve vários tipos de substâncias polares e iônicas, como vários sais e açúcares, facilitando na interação química entre as diferentes substâncias fora e dentro dos organismos vivos (metabolismos complexos).

Apesar disso, algumas substâncias não se misturam bem com a água, incluindo óleos e outras, podendo ser classificadas como insolúveis e, em alguns casos, hidrofóbicas. As membranas celulares, compostas por lipídios e proteínas, levam vantagem das propriedades hidrofóbicas para controlar as interações entre os seus conteúdos e o meio externo.

Uma característica incomum da água é a sua dilatação anômala. Ela se contrai com a queda de temperatura, mas a partir de 4 °C começa a se expandir, voltando a se contrair após sua solidificação. Isso explica porque a água congela primeiro na superfície, pois a água que atinge a temperatura de 0 °C se torna menos densa que a água a 4 °C, consequentemente ficando na superfície. Esse fenômeno também é importante para a manutenção da vida nas águas frias, pois faz com que a água a 4 °C fique no fundo e mantenha mais aquecidas as criaturas que ali vivem.

BREVES COMENTÁRIOS

• Permeia todas as porções de todas as células

• Importância em seres vivos: transporte de nutrientes e reações metabólicas

• Todos os aspectos de estrutura celular e suas funções são adaptadas às propriedades físico-químicas da água

• Animais: Intracelular: 55-60% e Extracelular: 40-45%

• Vias de Eliminação: Pele, pulmões, rins e intestino

PROPRIEDADES COMUNS: cor, odor, sabor, estado físico

PROPRIEDADES INCOMUNS: PF (0°C), PE (100°C), CE e Calor de vaporização – maior que os líquidos comuns. Produto de ionização; solvente “universal”.

INTERAÇÃO ENTRE AS MOLÉCULAS

• Forças de atração entre moléculas adjacentes - COESÃO

• Átomo de Hidrogênio compartilha um par de elétrons com o oxigênio – Geometria próxima do tetraedro (104,5°)

• Pares de elétrons não compartilhados geram uma carga parcial (-)

• A força de atração eletrônica do Oxigênio origina uma carga parcial (+)

• Caráter DIPOLAR/ELETRICAMENTE NEUTRO

• Atração eletrostática resultante entre o átomo de oxigênio de uma molécula de água e o átomo de hidrogênio de outra molécula de água

• As pontes de hidrogênio são mais fracas que ligações covalentes

• Cada molécula de água se une mediante pontes de Hidrogênio a 3 ou 4 moléculas

• A fluidez da água se deve a meia-vida curta das ligações:10-9seg

ligação de hidrogênio na água

pontes de hidrogênio entre a água e a amônia

OBSERVAÇÕES IMPORTANTES

• Pontes de hidrogênio não são restritas à água. Podem ser formadas entre um átomo muito eletronegativo (O, N) e um átomo de hidrogênio

pontes de hidrogênio entre a água e a amônia

(ENEM-2011) A pele humana, quando está bem hidratada, adquire boa elasticidade e aspecto macio e suave. Em contrapartida, quando está ressecada, perde sua elasticidade e se apresenta opaca e áspera. Para evitar o ressecamento da pele é necessário, sempre que possível, utilizar hidratantes umectantes, feitos geralmente à base de glicerina e polietilenoglicol:

Disponível em: http://www.brasilescola.com. Acesso em: 23 abr. 2010 (adaptado).

A retenção de água na superfície da pele promovida pelos hidratantes é consequência da interação dos grupos hidroxila dos agentes umectantes com a umidade contida no ambiente por meio de

a) ligações iônicas.

b) forças de London.

c) ligações covalentes.

d) forças dipolo-dipolo.

e) ligações de hidrogênio.

HO

H2C CH

OH

CH2

OH

glicerina

HO CH2 CH2 O CH2 CH2 O CH2 CH2 OH

n

polietilenoglicol

• A interação com solutos ocorre porque a água é um líquido polar

• A água pode dissolver:

• Compostos orgânicos polares (açúcares, álcoois, aldeídos, cetonas, ácidos) – formação de pontes de hidrogênio com os grupos hidroxila ou carbonila

Sais cristalinos: interatua com íons que unem os átomos do sal

Substâncias anfipáticas (fosfolipídeos, proteínas, ácidos nucléicos) – A água forma micelas, interatuando com a porção hidrofílica e repelindo a porção hidrofóbica.

Quando colocados em água, os fosfolipídeos tendem a formar lipossomos, estruturas formadas por uma bicamada lipídica, conforme mostrado na figura. Quando rompida, essa estrutura tende a se reorganizar em um novo lipossomo.

Esse arranjo característico se deve ao fato de os fosfolipídios apresentarem uma natureza

a) polar, ou seja, serem inteiramente solúveis em água.

b) apolar, ou seja, não serem solúveis em solução aquosa.

c) anfotérica, ou seja, podem comportar-se como ácidos e bases.

d) insaturada, ou seja, possuírem duplas ligações em sua estrutura.

e) anfifílica, ou seja, possuírem uma parte hidrofílica e outra hidrofóbica.

(ENEM-2011) No processo de industrialização da mamona, além do óleo que contém vários ácidos graxos, é obtida uma massa orgânica, conhecida como torta de mamona. Esta massa tem potencial para ser utilizada como fertilizante para o solo e como complemento em rações animais devido a seu elevado valor proteico. No entanto, a torta apresenta compostos tóxicos e alergênicos diferentemente do óleo da mamona. Para que a torta possa ser utilizada na alimentação animal, é necessário um processo de descontaminação.

Revista Química Nova na Escola. V. 32, no 1, 2010 (adaptado).

A característica presente nas substâncias tóxicas e alergênicas, que inviabiliza sua solubilização no óleo de mamona, é a

a) lipofilia

b) hidrofilia

c) hipocromia

d) cromatofilia

e) hiperpolarização

DEFINIÇÃO

• Ponto de fusão, Ponto de ebulição, Pressão de vapor, Pressão osmótica

• Relação com solutos

Alteração das propriedades do solvente

Solutos tendem a romper a estrutura normal da água

(pontes de hidrogênio) menor interação

• OBSERVAÇÃO: Peixes que habitam águas com temperaturas abaixo do ponto de congelação concentração de solutos presentes no sangue diminui a temperatura de fusão da água Impede o congelamento

(ENEM-2012) Os tubos de PVC, material organoclorado sintético, são normalmente utilizados como encanamento na construção civil. Ao final da sua vida útil, uma das formas de descarte desses tubos pode ser a incineração. Nesse processo libera-se HCl(g), cloreto de hidrogênio, dentre outras substâncias. Assim, é necessário um tratamento para evitar o problema da emissão desse poluente.

Entre as alternativas possíveis para o tratamento, é apropriado canalizar e borbulhar os gases provenientes da incineração em

a) água dura.

b) água de cal.

c) água salobra.

d) água destilada.

e) água desmineralizada.

(ENEM/2011) A cal (óxido de cálcio, CaO), cuja suspensão em água é muito

usada como uma tinta de baixo custo, dá uma tonalidade branca aos troncos de árvores. Essa é uma prática muito comum em praças públicas e locais privados, geralmente usada para combater a proliferação de parasitas. Essa aplicação, também chamada de caiação, gera um problema: elimina microrganismos benéficos para a árvore.

Disponível em: http://super.abril.com.br. Acesso em: 1 abr. 2010 (adaptado).

A destruição do microambiente, no tronco de árvores pintadas com cal, é devida ao processo de

a) difusão, pois a cal se difunde nos corpos dos seres do microambiente e os intoxica.

b) osmose, pois a cal retira água do microambiente, tornando-o inviável ao desenvolvimento de microrganismos.

c) oxidação, pois a luz solar que incide sobre o tronco ativa fotoquimicamente a cal, que elimina os seres vivos do microambiente.

d) aquecimento, pois a luz do Sol incide sobre o tronco e aquece a cal, que mata os seres vivos do microambiente.

e) vaporização, pois a cal facilita a volatilização da água para a atmosfera, eliminando os seres vivos do microambiente.

Suponha que você seja um consultor e foi contratado para assessorar a

implantação de uma matriz energética em um pequeno país com as seguintes características: região plana, chuvosa e com ventos constantes, dispondo de poucos recursos hídricos e sem reservatórios de combustíveis fósseis.

De acordo com as características desse país, a matriz energética de menor impacto e risco ambientais é a baseada na energia

a) dos biocombustíveis, pois tem menos impacto ambiental e maior disponibilidade.

b) solar, pelo seu baixo custo e pelas características do país favoráveis à sua implantação.

c) nuclear, por ter menos risco ambiental a ser adequadeada a locais com menor extensão territorial,

d) hidráulica, devido ao relevo, à extensão territorial do país e aos recursos naturais disponíveis.

e) eólica, pelas características do país e por não gerar gases do efeito estufa nem resíduos de operação.

• Substâncias que em solução aquosa dão a estas soluções a propriedade de resistir a variações do seu pH quando as mesmas são adicionadas em quantidades pequenas de ácidos (H+) ou base (OH-).

•Quase todos os processos biológicos são dependentes do pH. Plasma 7,35 – 7,48 (6,8 a 7,8) Intracelular: Função da célula (Eritrócito: 7,2).

•O fosfato e as proteínas são os principais tampões do fluido intracelular, em consequência da presença de grupos dissociáveis contidos em resíduos de aminoácidos ácidos (glutâmico e aspártico) e básicos (lisina e histidina).

• Sistema Tampão Bicarbonato

É um sistema tampão fisiológico efetivo

Principal tampão do espaço extracelular: ácido carbônico /Bicarbonato

Componentes: Ácido - CO2 e

Básico - íon bicarbonato (HCO3-)

O ácido carbônico é formado a partir de CO2 e H2O e está em equilíbrio com o reservatório de CO2 localizado nos pulmões.

• Quando H+ é adicionado no sangue, a concentração de H2CO3 aumenta, aumentando a concentração de CO2 no sangue, aumentando a pressão deles nos espaços aéreos e o CO2 é expirado.

• Quando a OH- é adicionado ocorrem eventos opostos

• A finalidade do tampão é manter o pH do sangue praticamente constante.

• Os componentes do sistema-tampão do bicarbonato são produzidos metabolicamente em grande quantidade. Portanto, o corpo não depende da ingestão de compostos exógenos ou de sínteses complexas para a manutenção desse sistema-tampão.

Condição Causas possíveis

acidose respiratória

apnéia ou capacidade pulmonar prejud icada, com acúmulo de CO2 nos pulmões.

acidose metabólica

ingestão de ácido, produção de cetoácidos no diabetes descompensado ou disfunção renal. (Em todas elas, há um acúmulo de H+

CO2 .)

Condição Causas possíveis

alca lose respiratória

hiperventilação, produzindo diminuição do CO2 no sangue.

alcalose metabólica

ingestão de álcali (base), vômitos prolongados (perda de HCl) ou desidratação extrema levando a retenção de bicarbonato pelos rins. (O aspecto comum é a perda de H+ não decorrente de uma baixa do CO2 sangüíneo)

não decorrente de um excesso de

• Abundância (70% do peso celular)

• Reações químicas (quebra e síntese)

• Propriedades

– Capacidade de solvente

– Ativação enzimática

– Meio de transporte

– Regulação térmica

“semelhante dissolve

semelhante...”

A em um organismo é diretamente proporcional à sua !

FUSÃO

EVAPORAÇÃO

GASOSO

LÍQUIDO

SÓLIDO

CONDENSAÇÃO

SOLIDIFICAÇÃO

(ENEM-2006) Com base em projeções realizadas por especialistas, prevê-se, para o fim do século XXI, aumento de temperatura média, no planeta, entre 1,4°C e 5,8°C. Como consequência desse aquecimento, possivelmente o clima será mais quente e mais úmido bem como ocorrerá mais enchentes em algumas áreas e secas crônicas em outras. O aquecimento também provocará o desaparecimento de algumas geleiras, o que acarretará o aumento do nível dos oceanos e a inundação de certas áreas litorâneas.

As mudanças climáticas previstas para o fim do século XXI:

a) provocarão a redução das taxas de evaporação e de condensação do ciclo da água.

b) poderá interferir nos processos do ciclo da água que envolvem mudanças de estado físico.

c) promoverá o aumento da disponibilidade de alimento das espécies marinhas.

d) induzirá o aumento dos mananciais, o que solucionará os problemas de falta de água no planeta.

e) causará o aumento do volume de todos os cursos de água, o que minimizará os efeitos da poluição aquática.

Desenvolvimento de grandes centros urbanos!

Fenômeno natural!

REAÇÕES QUÍMICAS óxido ácido + água = ácido

CONSEQUÊNCIAS calcário, mármore...

H2CO3 + CaCO3

Ca(HCO3)2

Carbonato de cálcio

(ENEM-2006) Chuva ácida é o termo utilizado para designar precipitações com valores de pH inferiores a 5,6. As principais substâncias que contribuem para esse processo são os óxidos de nitrogênio e de enxofre provenientes da queima de combustíveis fósseis e, também, de fontes naturais. Os problemas causados pela chuva ácida ultrapassam fronteiras políticas regionais e nacionais.

A amplitude geográfica dos efeitos da chuva ácida está relacionada principalmente com: a) a circulação atmosférica e a quantidade de fontes emissoras de óxidos de nitrogênio e de enxofre. b) a quantidade de fontes emissoras de óxidos de nitrogênio e de enxofre e a rede hidrográfica. c) a topografia do local das fontes emissoras de óxidos de nitrogênio e de enxofre e o nível dos lençóis freáticos. d) a quantidade de fontes emissoras de óxidos de nitrogênio e de enxofre e o nível dos lençóis freáticos. e) a rede hidrográfica e a circulação atmosférica.

Há milhares de anos o homem faz uso da biotecnologia para a produção de alimentos como pães, cervejas e vinhos. Na fabricação de pães, por exemplo, são usados fungos unicelulares, chamados de leveduras, que são comercializados como fermento biológico. Eles são usados para promover o crescimento da massa, deixando-a leve e macia.

O crescimento da massa do pão pelo processo citado é resultante da

a) liberação de gás carbônico.

b) formação de ácido lático.

c) formação de água.

d) produção de ATP.

e) liberação de calor.

A presença da cianobactéria Microcystis em um corpo d'água é indesejável, pois além de ser um sinal de eutrofização, ela libera substâncias tóxicas ao homem, o que faz com que o tratamento da água seja bastante dispendioso. Por outro lado, numa determinada pesquisa, foi verificado que a Microcystis retira metais pesados da água e, quanto maior a eletronegatividade do metal estudado, maior foi a capacidade de absorção deste pela cianobactéria.

Considerando os dados acima, assinale a alternativa que indica o número atômico do metal estudado que apresentou a maior capacidade de absorção pela cianobactéria:

a) Z=29

b) Z=27

c) Z=25

d) Z=23

e) Z=21

O constitui um gigantesco sistema natural de purificação da água, que a recicla, e purifica continuamente. Contudo, atualmente só o ciclo da água não é suficiente para purificar a água que, por ação do homem, está cada vez mais poluída. E, para dar uma ajuda, são necessárias as

.

A água destinada ao abastecimento domiciliário é geralmente captada nos rios e sujeita a rigoroso tratamento físico e químico, para eliminar as bactérias e microorganismos prejudiciais à saúde. Só depois de analisada e garantida a sua qualidade é distribuída às populações. A água depois de captada é transportada por adutores (tubos de diâmetro que pode chegar a 2 m) para as Estações de Tratamento de Água (ETA), onde começa um longo e sofisticado processo de tratamento.

Depois de realizadas análises que atestem a qualidade da água para consumo, é encaminhada para para outros adutores que a conduzem para as estações elevatórias e reservatórios. Os reservatórios estão ligados a um conjunto de condutas (canos de menor dimensão), que constituem a rede de distribuição e conduzem a água até às torneira das nossas casas.