ÁGUA

UNICASTELO UNICASTELO Curso de ODONTOLOGIA NOTURNOCurso de ODONTOLOGIA NOTURNO

ÁGUAcomponente químico mais abundante na superfície terrestrevida originou-se, evoluiu e desenvolveu-se nos oceanos → dependência da água60-70% peso organismo = águaestruturas e funções celulares: adaptadas as propriedades físico-químicas da águaágua:

não é solvente universal !!!! solubiliza grande número de substâncias

H2O: quimicamente estável, mas com propriedades incomuns que fazem dela um bom solvente.

PROPRIEDADES DA ÁGUA Molécula de H2O: ESTRUTURA

O

HH Molécula de H2O: é polar

DIPOLO ELÉTRICO NÃO-CARREGADO

O

HH+2

-2 Pólo negativo

Pólo positivo

PONTE DE HIDROGÊNIO Definição: ligação não-covalente que se forma entre dois

átomos eletronegativos (O ou N) onde um deles está ligado covalentemente a um átomo de H (doador).

doador aceptorPonte de

hidrogênio

São ligações fracas que podem ser rompidas e refeitas facilmente → grande importância biológica

N ou ON ou O H+++

Pontes de hidrogênio entre moléculas de água dão força coesiva que faz a água líquida à temperatura ambiente e sólida à baixas temperaturas.

PONTES DE HIDROGÊNIO

OHH

-

-

+

+

O

HH

+

+

-

-

Cada molécula de H2O pode fazer no máximo 4 pontes

de H com outras moléculas de H2O ao mesmo tempo

PONTES DE HIDROGÊNIO

OHH

OHH

OHH

OHH

OHH

H2O no estado sólido (gelo): 4 ptes H/H2O

H2O no estado líquido: 3 ptes H/H2O

H2O no estado gasoso: 1-2 ptes H/H2O

H2O: é melhor solvente que a maioria dos líquidos, mas não é solvente universal

H2O: pode realizar com outras substâncias pontes de hidrogênio e interação eletrostática (cargas opostas se atraem)

Dissolver = “envolver” uma substância com moléculas de água

SEMELHANTE DISSOLVE SEMELHANTE

substância podem ser classificadas em: hidrofílicas: solúveis em água hidrofóbicas: insolúveis em água anfifílicas ou anfipáticas: a substância apresenta parte da

molécula hidrofóbica e parte hidrofílica

SOLUBILIDADE EM H2O

H2O é polar (dipolo elétrico não-carregado) podendo dissolver compostos polares ou carregados.

SUBSTÂNCIAS HIDROFÍLICAS

• substâncias iônicas (carregados): quando em H2O liberam seus íons (cátions e ânions) que interagem com a H2O. Exemplo: NaCl.

substância polares: formam pontes de hidrogênio com a H2O. Exemplos: açúcar, acetona, álcool.

SUBSTÂNCIAS HIDROFÍLICAS

GLICOSE

substância apolares: não interagem com a H2O, não sendo, portanto, dissolvidas. Os hidrocarbonetos (composto de C e H somente) são altamente apolares. Exemplos: gasolina, petróleo, óleo diesel, etc.

SUBSTÂNCIAS HIDROFÓBICAS

SUBSTÂNCIAS ANFIFÍLICASparte da molécula é hidrofóbica e outra parte é hidrofílica. Exemplos: ácido graxo, detergente, sabão, etc.

Cauda apolarCabeça polar

REPRESENTAÇÃO

COMPORTAMENTO DE ANFIFÍLICOS EM H2O

MICELA: monocamada de anfifílico VESÍCULA: dupla camada de

anfifílico com água no interior

AGITAÇÃOLEVE

AGITAÇÃOINTENSA

H2O

EMULSIFICAÇÃO

• “SOLUBILIZAÇÃO” de substância hidrofóbica pela formação de uma micela (micela de emulsão).

• Emulsão: solução aquosa que contém uma substância que não é solúvel em água e que é solubilizada por um anfifílico. Ex.: leite integral, maionese, triglicérides no sangue, emulsões corporais, etc.

GORDURA

DETERGENTE ANIÔNICO

O

HH

EMULSIFICAÇÃO

OH

H

O

HH

OHH

O

HH

O

H HO

H

HO

HH

O HH

EMULSIFICAÇÃO

A.. Dois líquidos imiscíveis separados em duas fases (I e II).

B. Emulsão da fase II dispersa na fase I.

C. A emulsão instável progressivamente retorna ao seu estado inicial de fases separadas.

D. O surfactante se posiciona na interface entre as fases I e II, estabilizando a emulsão

CONCEITOS DE ÁCIDO E BASE

Ácido: doador de H+ (protón) Base: aceptor de H+ (protón)

Ácido/Base forte: dissocia-se completamente em H2OHCl H+ + Cl-

NaOH Na+ + OH-

Ácido fraco: não se dissocia completamente em H2O

Ácido acético acetato + H+

IONIZAÇÃO DA MOLÉCULA DE H2O

As moléculas de H2O têm uma leve tendência a sofrer dissociação (ionização):

De cada 10.000.000 (107) de moléculas de H2O uma encontra-se dissociada → grande importância biológica

H2O OH- + H+

pH: potencial hidrogênio-iônico pH: informa a acidez ou alcalinidade de uma solução

pH = - log [H+]

Na água pura: [H+] = 10-7MpH = - log 10-7

pH = 7 = pH neutro

Se, OH- = H+ = 10-7MpOH = - log [OH-] =- log 10-7

pOH = 7 = pH

Logo, pOH + pH = 14

ESCALA DE pH

pH: informa a acidez ou alcalinidade de uma solução

pH neutro

ÁC

IDO

BÁ

SIC

O

pH ácido = pH = [H+]

pH básico = pH = [H+]

REAÇÕES QUÍMICAS REVERSÍVEIS

LEI DE AÇÃO DAS MASSAS: uma reação química se deslocará para a direita, em direção a uma nova posição de equilíbrio, se aumentarmos a concentração de A e/ou B, e vice-versa.

H2O OH- + H+

A + B C + D

A + B C + D

A + B C + D

A + B C + D

A + B C + D

EFEITO TAMPÃO Sistema tampão: mistura contendo um ácido

fraco e sua base conjugada em sistema aquosa que resiste a grandes alterações de pH quando pequenas quantidades de ácido ou base forte são adicionados ao sistema.

Exemplo: ácido acético 1%pH ~ 2,0

pHmetro

Adiciona-se, aos poucos, NaOH ao sistema...

EFEITO TAMPÃO

Ácido acético acetato + H+

H2O OH- + H+ EquilíbriopH ~ 2,0

Adiciona-se NaOH ao sistema...

NaOH Na+ + OH-

Zona de tamponament

o3,76 a 5,76

Ácido acético acetato + H+

H2O OH- + H+

EFEITO TAMPÃO

AÇÃO DO TAMPÃO

HA A-

OH-

H+

H2O

TAMPÕES BIOLÓGICOS

Organismos tendem a possuir um pH constante em todos os seus fluídos intra e extracelulares.

Por quê? manutenção do pH é vital para a célula processos celulares como o metabolismo são

dependentes da ação de enzimas, que tem sua atividade influenciada pelo pH

TAMPÃO FOSFATO

Importante intracelularmente pH intracelular varia de 6,9 a 7,4 faixa de tamponamento 5,82 a 7,82

H2PO4- HPO4

2- + H+pK2 = 6,82

Íon fosfato diácido ou monobásico

Íon fosfato monoácido ou dibásico

TAMPÃO BICARBONATO

Principal tampão do plasma sangüíneo Mantém o pH ~ 7,4 par-conjugado: ácido carbônico-bicarbonato

(1)H2CO3 HCO3- + H+

pK = 3,57

Ácido carbônico bicarbonato

TAMPÃO BICARBONATO

O tampão bicarbonato é extremamente eficiente mantendo o pH sanguíneo numa estreita faixa de 7,2 a 7,6.

Valores abaixo de 7,2 caracterizam ACIDOSE Valores acima de 7,6 caracterizam ALCALOSE

A eficiência do tampão bicarbonato é garantida devido à sua cooperação com o CO2 dos pulmões e devido às reações reversíveis que tendem a procurar nova posição de equilíbrio qualquer que seja a alteração de concentração que ocorra.

BIBLIOGRAFIA

Lehninger, AL, Nelson, DL & Cox, MM Princípios de Bioquímica. 2000. 3ª Edição. Editora Sarvier, São Paulo, Brasil.

Voet, D & Voet, JG Biochemistry.1995. 2nd edition. John Wiley & Sons, Inc. New York, USA.

Garret & Grisham. Biochemistry. http://www.web.virginia.edu/Heidi/home.htm