Descreva a estrutura e propriedades da água

ESTUDO DIRIGIDO 1 – FISIOLOGIA VEGETAL

NOME:

1. Descreva a estrutura e propriedades da água

A água tem uma estrutura molecular simples. Ela é composta de um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio. Cada átomo de hidrogênio liga-se covalentemente ao átomo de oxigênio, compartilhando com ele um par de elétrons. O oxigênio também tem um par de elétrons não compartilhados. Assim, há 4 pares de elétrons em torno do átomo de oxigênio, dois deles envolvidos nas ligações covalentes com o hidrogênio e dois pares não-compartilhados no outro lado do átomo de oxigênio.

A água é uma molécula "polar", o que quer dizer que ela tem uma distribuição desigual da densidade de elétrons. A água tem uma carga negativa parcial (δ-) junto ao átomo de oxigênio por causa dos pares de elétrons não compartilhados, e tem cargas positivas parciais (δ+) junto aos átomos de hidrogênio. A atração eletrostática entre as cargas positivas parciais dos átomos de hidrogênio e a carga negativa parcial do átomo de oxigênio resulta na formação de uma ligação denominada "ponte" de hidrogênio. Tais ligações permitem a união entre as moléculas de água.

As propriedades da água podem ser citadas como sendo:

Capacidade térmica: Os vegetais, que têm água em sua composição, conseguem absorver a radiação solar (para realizar a fotossíntese) sem se queimarem. A transpiração, tanto nos vegetais quanto nos animais, tem o mesmo efeito: auxilia o resfriamento do corpo, pois a água, quando evapora, absorve uma grande quantidade de calor do meio onde está.  Essa capacidade térmica da água se deve à propriedade do calor específico.

 

Calor específico: é a quantidade de calor necessária para alterar em 1°C a temperatura. A água possui um elevado calor específico, ou seja, é necessário fornecer ou retirar uma grande quantidade de calor para alterar a sua temperatura.

 

Solvente universal: a água é capaz de quebrar substâncias como açúcar ou sal, por exemplo, em partes tão pequenas que não conseguimos mais enxergá-las. Essa capacidade de dissolver as substâncias faz a água ser considerada um solvente universal.

 

Transporte: a água tem a propriedade de transportar líquidos e partículas de substâncias. Essa capacidade de transportar substâncias é vital nos seres vivos.

Tensão superficial (coesão e aderência): Por causa das características físicas e químicas da água forma-se uma tensão superficial. É uma força capaz de manter a água unida, ou coesa, como se uma capa a cobrisse. A tensão superficial é uma propriedade dos líquidos e ocorre devido às forças de atração que as moléculas internas do líquido exercem junto às da superfície.

As moléculas situadas no interior de um líquido são atraídas em todas as direções pelas moléculas vizinhas e, por isso, a resultante das forças que atuam sobre cada molécula é praticamente nula. As moléculas da superfície do líquido, entretanto, sofrem apenas atração lateral e inferior. Esta força para o lado e para baixo cria a tensão na superfície, que faz a mesma comportar-se como uma película elástica.

1. Quais os processos de transporte da água? Descreva cada um:

DIFUSÃO: Este movimento pode ser interpretado como um movimento de substância, de uma região de alta concentração para uma região de baixa concentração. Exemplo: Todo movimento gasoso entre uma planta e o meio ambiente é explicado por simples difusão. Quando dizemos que na fotossíntese a planta absorve CO2 e elimina O2, na verdade está ocorrendo uma difusão de CO2 e do O2 através dos estômatos, seguindo o gradiente de pressão de difusão.

A difusão é explicada pela Lei de Fick:

Jδ = A. Dδ . ∆Cδ / ∆x

Em que A = area transversa, Jδ = fluxo difusivo (mol m-2 s-1), Dδ = coeficiente de difusão, ∆Cδ = diferença de concentração e ∆x = distância a ser percorrida.

FLUXO DE MASSA:  Fluxo de massa é o movimento de substâncias a iguais taxas ou como um único corpo. Por exemplo o transporte de água se assimila aos vasos do xilema e tubos do floema de plantas. Esta baseia-se na coesão das moléculas de água umas às outras e a adesão à parede dos vasos por pontes de hidrogênio. Se uma bolha de ar ocorre o fluxo será interrompido como a coluna de fluido está quebrada, e pela diferença de pressão no vaso não pode ser transmitido, o que é chamado um bloqueio por ar.

O fluxo em massa (vazão) é explicado pela equação de Poiseuille:

               Vazão (m3. s-1) =    πr4   x ∆P  , e a velocidade do fluxo (m.s-1) =   r2   x  ∆P

                                      8η      ∆x                                                          8η       ∆x

                     

Em que: r = raio da tubulação; η = viscosidade do líquido; ∆P = gradiente de pressão; ∆x = diferença em altura ou distância.

OSMOSE:  Se refere ao movimento de um solvente, tal como a água, através de uma membrana. No fluxo de massa o transporte é impulsionado por um gradiente de pressão, na difusão por um gradiente de concentração. Já na osmose os dois tipos de gradientes influenciam no transporte. Neste processo a direção e taxa de fluxo de água através da membrana são determinados pela soma destas duas forças (gradiente de pressão e concentração).

Osmose = f (gradiente de pressão + gradiente de concentração)

Podemos definir OSMOSE como o movimento de água através de uma membrana com permeabilidade seletiva devido a um gradiente de potencial hídrico.

1. Defina o potencial hídrico (Ψw). Quais os componentes do potencial hídrico (Ψψw). Analise o significado de cada um.

O potencial hídrico é o potencial químico da água no sistema (μw), expresso em unidade de pressão, e comparado com o potencial químico da água pura (μºw) em pressão atmosférica e mesma temperatura. O potencial hídrico da água pura foi estabelecido como zero. Portanto, os valores de Ψw nas células são quase negativos. Na maioria dos sistemas biológicos, o fluxo de água é controlado pelo potencial hídrico (Ψw), com a água se movendo de regiões de maior para regiões de menor potencial hídrico. Uma exceção é o fluxo da seiva floemática que é controlado pela pressão.