ÁGUA: camada de solvatação

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Trabalho de química de alimentos sobre camada de solvatação da água nos alimentos.

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  • (eletronegatividade é a capacidade relativa de um átomo atrair elétrons para si quando da formação de uma ligação química)

    O atomo de oxigenio , assim sendo, ele atrai os elétrons que estão sendo compartilhados através
    das ligações covalentes com mais força, fazendo com que os elétrons fiquem mais próximos
    do átomo de oxigênio do que dos de hidrogênio. O átomo de oxigênio fica mais negativo que
    os átomos de hidrogênio, e resulta que a molécula de água se torna polar
    pois tem um pólo positivo formado pelos dois átomos de hidrogênio e um pólo
    negativo formado pelo átomo de oxigênio:
  • (eletronegatividade é a capacidade relativa de um átomo atrair elétrons para si quando da formação de uma ligação química)

    O atomo de oxigenio , assim sendo, ele atrai os elétrons que estão sendo compartilhados através
    das ligações covalentes com mais força, fazendo com que os elétrons fiquem mais próximos
    do átomo de oxigênio do que dos de hidrogênio. O átomo de oxigênio fica mais negativo que
    os átomos de hidrogênio, e resulta que a molécula de água se torna polar
    pois tem um pólo positivo formado pelos dois átomos de hidrogênio e um pólo
    negativo formado pelo átomo de oxigênio:
  • Muitos sais e outros componentes iônicos se dissolvem facilmente na água, mas são insolúveis em outros dissolventes apolares como clorofórmio e benzeno. Ao se dissolver sal na água, são produzidos íons positivos e negativos que se rodeiam de moléculas de água formando compostos muito estáveis e cujo grau de hidratação depende da densidade da carga do íon; a hidratação é maior nos íons pequenos que nos grandes de mesma carga. A densidade da carga também é conhecida como poder polarizante e é igual à carga total do íon dividida pelo seu raio iônico. Pode-se comprovar que a hidratação dos íons de K+ e Na+ são diferentes, apesar de terem a mesma carga, pois o raio iônico do potássio é maior que o do sódio, o que se refere à uma menor densidade de carga e uma menor capacidade de hidratação para este íon.
  • Os aniões são sempre maiores que o átomo, devido à introdução de mais um electrão na camada de valência,
  • Por ser polar, a água aproxima-se dos íons que formam um composto iônico (sólido) pelo pólo de sinal contrário à carga de cada íon, conseguindo assim anular suas cargas e desprendê-los do resto do sólido. Uma vez separado do sólido, os íons são rodeados por moléculas de água, evitando que eles regressem ao sólido (ex. NaCl). Devido a natureza polar da água, NaCl pode ser quebrado em seus íons, isto é, Na+ e Cl-, o que significa que o lado da molécula da água que contém os átomos de hidrogênio (+) atrairão os íons Cl-, e os íons Na+ serão atraídos pelo lado do átomo de oxigênio (-) da água. Esta é a maneira como as substâncias sólidas iônicas se dissolvem na água, e este processo é chamado de hidratação ou solvatação.
    Algumas ligações de hidrogênio entre as moléculas de água são quebradas neste processo, antes que as novas ligações entre água e os íons possam ser formados. Uma vez que a quebra e formação de ligações envolvem absorção e liberação de energia, há uma alteração de temperatura que é notada na solução. Alguns sais, quando adicionados à água, resulta no aquecimento da solução, por outro lado com a maioria dos sais resultam num abaixamento de temperatura.
  • Por ser polar, a água aproxima-se dos íons que formam um composto iônico (sólido) pelo pólo de sinal contrário à carga de cada íon, conseguindo assim anular suas cargas e desprendê-los do resto do sólido. Uma vez separado do sólido, os íons são rodeados por moléculas de água, evitando que eles regressem ao sólido (ex. NaCl). Devido a natureza polar da água, NaCl pode ser quebrado em seus íons, isto é, Na+ e Cl-, o que significa que o lado da molécula da água que contém os átomos de hidrogênio (+) atrairão os íons Cl-, e os íons Na+ serão atraídos pelo lado do átomo de oxigênio (-) da água. Esta é a maneira como as substâncias sólidas iônicas se dissolvem na água, e este processo é chamado de hidratação ou solvatação.
    Algumas ligações de hidrogênio entre as moléculas de água são quebradas neste processo, antes que as novas ligações entre água e os íons possam ser formados. Uma vez que a quebra e formação de ligações envolvem absorção e liberação de energia, há uma alteração de temperatura que é notada na solução. Alguns sais, quando adicionados à água, resulta no aquecimento da solução, por outro lado com a maioria dos sais resultam num abaixamento de temperatura.
  • Por ser polar, a água aproxima-se dos íons que formam um composto iônico (sólido) pelo pólo de sinal contrário à carga de cada íon, conseguindo assim anular suas cargas e desprendê-los do resto do sólido. Uma vez separado do sólido, os íons são rodeados por moléculas de água, evitando que eles regressem ao sólido (ex. NaCl). Devido a natureza polar da água, NaCl pode ser quebrado em seus íons, isto é, Na+ e Cl-, o que significa que o lado da molécula da água que contém os átomos de hidrogênio (+) atrairão os íons Cl-, e os íons Na+ serão atraídos pelo lado do átomo de oxigênio (-) da água. Esta é a maneira como as substâncias sólidas iônicas se dissolvem na água, e este processo é chamado de hidratação ou solvatação.
    Algumas ligações de hidrogênio entre as moléculas de água são quebradas neste processo, antes que as novas ligações entre água e os íons possam ser formados. Uma vez que a quebra e formação de ligações envolvem absorção e liberação de energia, há uma alteração de temperatura que é notada na solução. Alguns sais, quando adicionados à água, resulta no aquecimento da solução, por outro lado com a maioria dos sais resultam num abaixamento de temperatura.
  • O Quadro 1 mostra que a constante dielétrica da água é muito alta comparada com a de outros dissolventes, indicando que, por exemplo, a força de atração entre os íons Na+ e Cl- na água é aproximadamente 1/40 da força entre esses mesmos íons no benzeno. A água portanto, favorece a dissolução de NaCl ao evitar que seus íons se unam novamente.
  • O Quadro 1 mostra que a constante dielétrica da água é muito alta comparada com a de outros dissolventes, indicando que, por exemplo, a força de atração entre os íons Na+ e Cl- na água é aproximadamente 1/40 da força entre esses mesmos íons no benzeno. A água portanto, favorece a dissolução de NaCl ao evitar que seus íons se unam novamente.

    Esse processo chama-se solvatação e, quando íons estão cercados por moléculas de água, diz-se que estão solvatados.
  • ÁGUA: camada de solvatação

    1. 1. ÁGUA Camada de solvatação Mestranda: Danielle Oliveira Borges Pós-graduação em engenharia e ciência de alimentos
    2. 2. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges POLARIDADE DA ÁGUA  O átomo de O é mais eletronegativo que os de H;  resulta que a molécula de água se torna polar Figura 1. Esquematização da polaridade da molécula de água
    3. 3. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges POLARIDADE DA ÁGUA Essa polaridade da molécula de água está associada às propriedades físico-químicas  Ponto de Fusão;  Ponto de Ebulição  Capacidade de dissolver sólidos iônicos.
    4. 4. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges PROPRIEDADES DISSOLVENTES DA ÁGUA Dissolução de sais: produção de íons + e - que se rodeiam de moléculas de água formando compostos muito estáveis e cujo grau de hidratação depende da densidade da carga do íon poder polarizante = carga total do íon raio iônico
    5. 5. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges Figura 3 - Tamanho do raio iónico e do raio atómico de alguns elementos na tabela periódica (unidade = pm). Os átomos (espécie neutra) são representados a cor cinza, Os catiõese aniões sã o representados avermelho e azul, respectivamente. Adaptado de: Wikipédia
    6. 6. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges Por ser polar, a água aproxima-se dos íons que formam um composto iônico (sólido) pelo pólo de sinal contrário à carga de cada íon, conseguindo assim anular suas cargas e desprendê-los do resto do sólido. CAMADA DE SOLVATAÇÃO
    7. 7. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges Uma vez separado do sólido, os íons são rodeados por moléculas de água, evitando que eles regressem ao sólido. CAMADA DE SOLVATAÇÃO
    8. 8. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges
    9. 9. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges Figura 2. Etrutura cristalina do NaCl, em que o cátion (Na+) atrai a carga negativa do cloreto (Cl-) por ligação iônica e a dissolução de seus íons em água, em que se observa a formação da camada de solvatação em torno dos íons sódio e cloreto. Fonte: Nelson e Cox, 2002.
    10. 10. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges Ex: Iodeto de potássio (KI)
    11. 11. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges
    12. 12. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges Figura ?: Camada de solvatação do íon de potássio.
    13. 13. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges Figura ?: Camada de solvatação do íon iodeto.
    14. 14. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges Uma vez que a quebra e formação de ligações envolvem absorção e liberação de energia, há uma alteração de temperatura que é notada na solução. Alguns sais, quando adicionados à água, resulta no aquecimento da solução, por outro lado com a maioria dos sais resultam num abaixamento de temperatura. CAMADA DE SOLVATAÇÃO
    15. 15. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges A água é um bom dissolvente pois tem uma constante dielétrica (D) muito alta, que por definição é uma medida da tendência do solvente a opor-se às forças eletrostáticas de atração entre íons com cargas opostas. PROPRIEDADES DISSOLVENTES DA ÁGUA Onde: F é a força de atração entre dois íons de cargas opostas e1 e e2 e r são as distâncias entre eles.
    16. 16. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges QUADRO 1 – Constante dielétrica (D) de alguns líquidos a 20°C
    17. 17. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges A água também dissolve muitas outras substancias não iônicas mas com caráter polar, como açúcares, alcoóis, aldeídos, cetonas, aminoácidos, entre outros, por meio de pontes de hidrogênio. PROPRIEDADES DISSOLVENTES DA ÁGUA
    18. 18. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges solutos apolares: facilitam a formação de CLATRATOS (estruturas cristalinas, formados por moléculas de água unidas por ligação de hidrogênio, sendo capazes de “aprisionar” moléculas hidrofóbicas);  Os clatratos formados possuem espaços vazios onde os solutos apolares podem se localizar, obrigando as moléculas de água a reagir mais fortemente entre elas através de pontes de hidrogênio.
    19. 19. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges Figura 3. Formação de clatratos em moléculas hidrofóbicas.
    20. 20. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges Figura 4. Formação de micelas e da bicamada através de moléculas anfifílicas.
    21. 21. Água: Camada de Solvatação – Danielle Borges REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: BOBBIO, F.O.; BOBBIO, P.A. Introdução à química de alimentos. 3. ed. São Paulo: Varela, 2003. 238p. BOES, E.S. Estudo teórico da sovatação de ânions em solventes orgânicos. 2005. Dissertação (mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Química, Instituto de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2005.

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