Água

A água é absolutamente fundamental para todas as formas de vida na Terra. É o meio no qual os organismos vivos mais provavelmente evoluíram pela primeira vez e está presente em todas as células de forma ubíqua. É apropriado que o deus primordial grego da água, Hydros, como um dos primeiros seres a existir, não tenha antepassados e tenha trazido a Terra, Gaia, à existência.

A água é tão importante em biologia que toda esta seção é sobre esta molécula estruturalmente simples.

A molécula da água

Já discutimos brevemente a estrutura molecular da água (H₂O) em uma seção anterior sobre as interações atômicas. Uma única molécula consiste em dois átomos de hidrogênio que estão covalentemente ligados a um átomo de oxigênio. A alta eletronegatividade do oxigênio causa uma polaridade dentro da molécula, resultando em uma carga parcial negativa no oxigênio e cargas parciais positivas nos hidrogênios. A figura mostra diferentes formas de representação para a estrutura da molécula de água.

Estados da água

A água, como outras substâncias, pode estar em diferentes estados físicos: sólido, líquido e gasoso. Esses estados são determinados principalmente pelo número de ligações de hidrogênio que as moléculas de água formam entre si. No estado líquido, as ligações de hidrogênio se rompem e voltam a se formar constantemente. Temperaturas mais baixas aumentam a proporção de moléculas que interagem por ligações de hidrogênio e estabilizam uma estrutura ordenada, enquanto temperaturas mais altas rompem essas ligações.

Hidrofilia e hidrofobia

A polaridade de uma molécula é uma característica química importante. Moléculas polares como a água atraem umas às outras, assim como moléculas apolares, como hidrocarbonetos, se agregam entre si. Em contraste, moléculas polares e apolares tendem a se repelir. Como a água é um meio tão importante e onipresente, substâncias polares são chamadas hidrofílicas, enquanto compostos apolares são chamados hidrofóbicos. A agregação de moléculas hidrofóbicas também é reforçada por interações hidrofóbicas, por exemplo, por forças de Van der Waals.

Solubilidade na água

A solubilidade de diferentes substâncias na água é determinada por sua polaridade. Íons como Na⁺ e Cl⁻ (NaCl, sal comum), ou moléculas polares (hidrofílicas) como o etanol, são solúveis em água, enquanto lipídios, por exemplo, por serem hidrofóbicos, não são. Em solução, as moléculas de água formam camadas de hidratação ao redor de moléculas solúveis ou íons. Íons, em particular, são separados uns dos outros nesse processo, como mostrado aqui.

A próxima seção discutirá ácidos e bases, compostos muito importantes que se dissociam em solução aquosa.