Aula 9 Sigam a Água - 2 1.

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1 Aula 9 Sigam a Água - 2 1

2 FOLLOW THE LIFE  Solvent Biogenic elements Source of Free Energy
searches for life within our solar system commonly retreat from a search for life to a search for “life as we know it,” meaning life based on liquid water, a suite of so-called “biogenic” elements (most famously carbon), and a usable source of free energy. (Chyba & Hand, 2005, p. 34) 2

3 FOLLOW THE LIFE  Follow the water Follow the carbon
Follow the nitrogen Follow the energy Follow the entropy Follow the information 3

4 Três Estados da Água Na Terra, a água pode estar presente nos seus três estados: gelo (sólido), água líquida (líquido) e vapor d’água (gasoso) Pressão e Temperatura controlam qual é o estado dominante em um particular ambiente planetário 4

5 Pressão Atmosférica No nível do mar: 1 atmosfera = Pa = kPa = bar A pressão é devida ao impacto das moléculas na superfície 5

6 Phase Diagrams Condensation Vapor Liquid Evaporation
At some point Condensation = Evaporation – liquid and vapor phases are in Equilibrium – saturation curve T – triple point of a substance is the temperature and pressure at which three phases (gas, liquid, and solid) of that substance may coexist in thermodynamic equilibrium C – critical point – liquid phase cease to exist 6

7 Conjunto de condições (1) – fase sólida
Conjunto de condições (2) – fase líquida Conjunto de condições (3) – fase gasosa Pode-se fazer um líquido ferver ou aumentando sua temperatura ou diminuindo sao pressão 7

8 Não pode haver H2O líquido abaixo de 0.006 atm (Marte)
Não pode haver CO2 líquido abaixo de 5 atm – gelo seco H2O CO2 8

9 Uma grande vantagem da H2O – gelo flutua!
Para a maior parte das substâncias, a fase sólida é mais densa do que a líquida O gelo é mais denso que a água líquida, e assim o gelo flutua Lagos e oceanos não congelam completamente – A vida pode sobreviver às glaciações 9

10 Three major advantages of Water
A wider and higher range of temperatures over which it remains liquid (major advantage) Water ice floats, whereas the other substances sink when frozen (also important) The charge separation of water molecules – water can dissolve some substances (salts) but cannot dissolve membranes 10

11 Uma outra vantagem da H2O: Alto Calor Específico
CALOR ESPECÍFICO DA H2O: 1 caloria (4,1868 Joules) para aquecer 1 g de H2O em 1oC. Isso significa que muita energia é necessária para aumentar a temperatura de uma dada massa de água; a energia é utilizada para superar a coesão das PONTES DE HIDROGÊNIO Assim, em um planeta com grande quantidade de água (como a Terra), variações da insolação só podem provocar PEQUENAS VARIAÇÕES NA TEMPERATURA DO PLANETA GRANDE ESTABILIDADE TÉRMICA O calor é armazenado nos oceanos no VERÃO e liberado de volta para a atmosfera no INVERNO. 11

12 Estrutura da Água 12

13 ESTRUTURA da água 13

14 104.5o 14

15 Pontes de Hidrogênio 15

16 dipolo líquido = 0 dipolo líquido = 1,85
16

17 1,85 17

18 Na água líquida: grandes graus de liberdade entre as moléculas cria uma dinâmica entre as Pontes de Hidrogênio 18

19 Organização no gelo Ice IV Ih Ic 19

20 20

21 21

22 Equilíbrio de dissociação: o pH
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23 H2O + H2O   H3O+ + OH- Na ÁGUA PURA, as concentrações de H3O+ e OH- SÃO IGUAIS

24 Solvatação 24

25 ânions cátion etanol

26 Solutos ionizáveis: Solutos polares não-ionizáveis: Solutos não-polares:

27 No caso do sal, podemos representar a hidratação do cátion e do ânion como sendo:
Na+(g) + Cl-(g) + xH2O  Na+(aq) + Cl-(aq) No caso do NaOH: NaOH + xH2O  Na+ (aq) + OH- (aq) Quando os íons são hidratados, é liberada a ENERGIA DE HIDRATAÇÃO, que pode ser de natureza ENDOTÉRMICA ou EXOTÉRMICA

28 Além da organização dos solutos na estrutura de dipolo da água, o fator mais importante na solubilidade é a sua CONSTANTE DIELÉTRICA: F = (q1q2) r2 (Lei de Coulomb) Mas a organização das cargas no meio líquido depende do trabalho necessário para que isso ocorra, ou seja, depende também da CONSTANTE DIELÉTRICA DO MEIO: F = (q1q2) D r2

29 F (negativa) se q1 (+) e q2 (-)  ATRAÇÃO
F (positiva) se q1 = q2  REPULSÃO

30 Constantes dielétricas de líquidos selecionados (à 25 ºC)
Meio D ar acetona 20,7 etanol 24,30 benzeno 2,27 água 78,54 Ácido sulfúrico anidro

31 Podemos definir a constante dielétrica do meio como sendo a razão entre o trabalho necessário para separar cargas opostas a uma determinada distância no vácuo pelo trabalho necessário para separar as mesmas cargas quando imersas no meio. Assim sendo, podemos fazer algumas comparações: como o trabalho para separar partículas carregadas com cargas diferentes é inversamente proporcional à constante dielétrica, o trabalho para separar duas tais partículas em água é 1/78,54 vezes aquela necessária para separa-las no ar 1 = 0,013 78,54 H2O 1 = 1 1 ar

32 Forças da água e na água 32

33 Propriedades e papel da água
Líquido de maior estabilidade química Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo Alto calor específico As pontes de Hidrogênio Equilíbrio de dissociação: o pH Solvatação Forças da água e forças na água O mundo hidrofílico induzindo a organização química Líquido de maior estabilidade química Aproximadamente 75% da composição de qualquer ser vivo Alto calor específico As pontes de Hidrogênio Equilíbrio de dissociação: o pH Solvatação Forças da água e forças na água O mundo hidrofílico induzindo a organização química

34 Forças DA água: CAPILARIDADE AR

35 Resultante das Forças  0 Resultante das Forças  0
TENSÃO SUPERFICIAL Resultante das Forças  0 Resultante das Forças  0

36 Forças NA água: DISSOLUÇÃO DE SOLUTOS

37 OSMOSE tempo

38 O mundo hidrofílico induzindo a organização química
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39 Protein Hydrophilic molecules