Química Aquática

Exercício 1

Antes de você começar a leitura dos conteúdos desta sub-unidade, tente dar seus comentários em relação às seguintes perguntas que estão relacionadas às propriedades únicas da água. Vai notar como estas propriedades são vitais para a existência da vida no nosso planeta.

Depois de escrever seus comentários, leia a nota dada no arquivo “Comp-R-Resp-para –Exer” no CD acompanhante.

Faça um comentário sobre os significados das seguintes propriedades da água para a existência de vida e o consequente resultado de a água não ter tal propriedade. 1. A diferença entre os pontos de fusão e de ebulição da água é maior do que as de muitos

outros líquidos (100o_{C). Qual seria a consequência, em geral, para os organismos vivos}

se este não fosse o caso?

2. Diferente de outros líquidos, a água fica mais clara quando congela. Qual é a vantagem deste fenómeno na vida aquática?

3. O calor de vaporização da água é extremamente alto. Qual é o significado deste fenómeno na temperatura global?

3.1.1 Propriedades da Água

A água é uma substância vitalmente importante em todas as partes do ambiente. Cobre aproximadamente 70% da superfície da Terra e ocorre em todas as esferas do ambiente. É uma parte essencial de todos os sistemas vivos. A água transporta energia e matérias para as várias esferas importantes do ambiente. Ela carrega nutrientes das plantas da terra a diferentes partes das plantas por meio das raízes das mesmas.

As propriedades da água seriam melhor entendidas se se considerar a estrutura e as ligações que unem as moléculas de água.

Fig 3.1 Uma molécula dipolar de água

Numa molécula de água nós temos dois átomos de hidrogénio ligados covalentemente a um átomo de oxigénio. Os três átomos estão dispostos numa estrutura em forma-V com um ângulo de 105°. Por causa dessa estrutura curvada e o facto de o átomo de oxigénio atrair mais fortemente os electrões do que os átomos de hidrogénio, uma molécula de água se comporta como um dípolo que tem cargas eléctricas opostas. O dípolo da molécula de água pode ser atraído por iões carregados positivamente ou negativamente como Na+ ou Cl- _{durante a dissolução de NaCl.}

A água tem a habilidade de formar pontes de hidrogénio. As pontes de hidrogénio são um tipo especial de ligação que se pode formar entre os átomos de hidrogénio, parcialmente carregados positivamente e átomos de oxigénio de uma outra molécula de água com carga parcial negativa. As pontes de hidrogénio mantêm fortemente unidas as moléculas de água e também ajudam a manter algumas moléculas de soluto ou iões em soluções.

Fig. 3.3 Pontes de hidrogénio entre os pólos negativos e positivos das moléculas de água

Você deve ter uma compreensão clara sobre a poluição da água e ser capaz de descrever as interacções químicas que acontecem nas grandes correntes de água. Na secção seguinte do módulo são descritas: as reacções químicas em solução aquosa, a solubilidade dos gases atmosféricos em correntes abertas de água, as reacções químicas que são responsáveis pelas características ácido-base de água, as reacções de complexação e os seus equilíbrios, cálculos da constante de estabilidade e de concentrações de espécies em equilíbrio. Também são discutidos de forma resumida a poluição da água e os parâmetros físicos e químicos usados para descrever a poluição, as fontes de poluição da água e o controle da poluição da água.

3.1.2 Reacções químicas em solução aquosa

As interacções químicas em sistemas aquosos naturais são muito complexas e muito variáveis e deveriam ser tomadas em conta para descrever o comportamento químico. Eles são sistemas dinâmicos abertos e têm variáveis contribuições de energia e massa. Então, é difícil obter uma verdadeira condição de equilíbrio dentro deste tipo de sistema.

Por causa disto, tais sistemas são descritos frequentemente através de modelos simplificados. Tal modelo pode nos dar generalizações úteis e perspicácias da natureza desses processos químicos aquáticos, e proporcionar directrizes para a descrição e medição desse sistema aquoso natural. A figura 3.5 é um modelo que ilustra as principais categorias dos fenómenos químicos aquáticos

Fig. 3.4 Criança indo buscar água para beber numa região rural da Etiópia

Figo. 3.5 Os principais processos químicos aquáticos

3.1.2.1. Dissolução de Gases em Água

Os sistemas naturais de água contêm vários gases dissolvidos. Entre estes gases o O2 e CO2

são vitais para as plantas e animais aquáticos. Por exemplo O2 é essencial para os peixes e

CO2 para as algas fotossintéticas. Alguns gases na água também podem causar problemas,

como a morte de peixes, as bolhas de nitrogénio formada no sangue. A) Oxigénio em Água

A maioria do oxigénio elementar que encontramos dissolvido em água provém da atmosfera e também da acção das algas fotossintéticas. Como muitos tipos de organismos aquáticos requerem oxigénio para a sua existência, soluções aquosas deveriam conter níveis apreciáveis de oxigénio dissolvido.

O oxigénio dissolvido pode diminuir devido a diferentes razões. Parte do oxigénio provém da fotossíntese de algas durante o dia, por exemplo, é usado pelas algas como parte dos seus processos metabólicos. Por causa disto, a contribuição de oxigénio dissolvido por fotossíntese de algas não é eficiente. A degradação da biomassa proveniente de algas mortas e de outra matéria orgânica também consome oxigénio dissolvido. Então, a habilidade das correntes de água de se reoxigenar no contacto com a atmosfera é uma característica importante.