Cientistas conseguem "desligar" cromossomo da síndrome de Down

Cientistas da Universidade de Massachusetts conseguiram silenciar o cromossomo extra da trissomia 21, também conhecida como síndrome de Down. Os cientistas fizeram o estudo em células, mas acreditam que a descoberta pode pavimentar o caminho para estabelecer terapias potenciais contra o mal. O estudo foi divulgado na revista Nature.

A síndrome de Down é causada pela presença de três cromossomos 21, ao invés de dois, como normalmente ocorre. A anomalia causa problemas cognitivos, desenvolvimento precoce de Alzheimer, grande risco de leucemia na infância, defeitos cardíacos e disfunções dos sistemas endócrino e imunológico. Ao contrário de desordens causadas por genes individuais, corrigir síndromes causadas por um cromossomo inteiro se mostrou um desafio para cientistas. Mas esse tipo de pesquisa teve passos importantes nos últimos anos.

"A última década teve grandes avanços nos esforços de corrigir desordens de gene único, começando com células in vitro e, em muitos casos, avançando para tratamentos in vivo e clínicos", diz Jeanne B. Lawrence, líder do estudo e professor da universidade. "Em contraste, correção genética de centenas de genes em um cromossomo extra inteiro tem permanecido fora do campo das possibilidades. Nossa esperança para aqueles que vivem com síndrome de Down é que essa prova de um princípio abra muitas animadoras novas avenidas para estudar a desordem agora e trazer para o campo das considerações o conceito da 'terapia cromossômica' no futuro."

Para chegar a esse resultado, os pesquisadores usaram um gene do RNA chamado de XIST, que é encontrado em fêmeas de mamíferos e é capaz de silenciar um dos dois cromossomos X, impedindo que ele processe proteínas. Com o uso de células-tronco, eles conseguiram fazer com que esse gene "desligasse" o cromossomo extra da trissomia 21.

O próximo passo é avançar dos testes em células para as cobaias. Os cientistas pretendem estudar se essa "terapia cromossômica" é capaz de corrigir patologias em ratos com a síndrome de Down.

Fontes: Terra e Psiconline Brasil

Cobra protege por 48 horas cães filhotes que caíram em buraco

Uma cobra protege dois filhotinhos por 48 horas após eles caírem por acidente em um buraco, na Índia. No início, pensou-se que ela queria atacá-los, mas depois notaram que ela estava cuidando dos cãezinhos. Quando resgatados, os filhotes voltaram para sua casa e a cobra foi libertada em uma floresta.

O caso aconteceu em Punjab, na Índia, dois filhotes cairam por acidente em um poço, enquanto brincavam com outros irmãos. O proprietário dos filhotes notou que faltavam dois e mais tarde encontrou-os latindo perto de um poço. Para sua surpresa, encontrou os filhotes no poço junto com uma cobra-rei. A Cobra, que supostamente é uma ameaça para todos os animais, incluindo o homem, na verdade, foi a salvaguarda dos filhotes pequenos de não se afogarem. Quando um deles ficou em uma zona de perigo do poço.

As pessoas que se reuniram por não ter a coragem de entrar no poço e salvar os filhotes porque a cobra estava por perto. A serpente permaneceu no poço por 48 horas, até que a autoridade florestal veio e resgatou os filhotes e ela cobra foi lançada para dentro da floresta. 

Até o mais mortal dos animais aprendeu a importância da empatia e co-existência.

The Real Sengapore

Fonte: Psiconline Brasil

Cientistas descobrem vírus "gigante" e podem mudar a árvore da vida

Cientistas divulgaram nesta quinta-feira a descoberta do maior vírus já registrado. O Pandoravírus tem 1 mícron, maior do que bactérias parasitas. Além disso, seu genoma também é gigantesco, com 2,47 milhões de bases - mais do que muitos micro-organismos. A descoberta, afirmam pesquisadores, pode reabrir o debate sobre se esses seres fazem parte da árvore da vida. A descoberta foi publicada na edição online da revista especializada Science.

Os cientistas descobriram duas espécies de pandora, a maior no Chile, e outra na Austrália. Os vírus, ao contrário de outros seres, não têm a capacidade de sintetizar suas próprias proteínas e se reproduzir. Para isso, eles precisam de um hospedeiro e, por isso, muitos cientistas não os consideram seres vivos.

Há 10 anos, os cientistas já haviam descoberto um vírus gigantesco, o mimivírus. O tamanho impressionou os pesquisadores que sugeriram uma teoria, controversa, de que esse ser é descendente de uma célula que perdeu parte de seus genes e se transformou em um parasita. Desde então, os estudiosos buscam outros vírus gigantes que possam dar embasamento e mais pistas para essa teoria.

"De acordo com esse cenário, procurar por vírus com genomas ainda maiores era uma maneira de voltar no tempo, de olhar mais de perto, mais cedo no ancestral postulado", diz Didier Raoult, da Universidade do Mediterrâneo, em Marseille, descobridor do mimivírus. 

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Os pandora, contudo, têm grandes diferenças com os demais vírus. Falta a eles o gene que cria uma cápsula ao redor do material genético. Além disso, seus genes são diferentes de todos aqueles conhecidos em outros seres. "A falta de similaridade pode indicar que são originários de uma célula primitiva de uma linhagem totalmente diferente das bactérias, archaea e eucariontes", diz Jean-Michel Claverie, da Universidade de Marseille e um dos descobridores do pandoravírus.

O microbiólogos dividem a vida em três grande categorias. Contudo, para os cientistas, podemos ter que considerar agora a criação de novos domínios. "Estes vírus podem indicar não apenas a existência de um quarto domínio, mas também de um quinto, um sexto, etc", diz Raoult.

Para alguns pesquisadores, é cedo demais para rediscutirmos a árvore da vida, mas os vírus gigantes já justificariam a discussão. "O que a descoberta do pandoravírus e do mimivírus faz é deixar mais claro que os 'domínios' da vida são concepções arcaicas que fazem nada mais a não ser deixar os vírus fora de seu lugar de direito da mesa onde a história da vida é contada", diz Curtis Suttle, professor da Universidade de Colúmbia Britânica, no Canadá.

FONTE: PSICONLINE BRASIL

ECOLOGIA II - FLUXO DA ENERGIA

1.    Introdução

Todos os seres vivos necessitam de matéria-prima para seu crescimento, reprodução, desenvolvimento e reparação de perdas. Necessitam também de energiapara a realização de seus processos vitais. Essas necessidades são supridas pelo alimento orgânico.

Os seres autótrofos sintetizam seus próprios alimentos através da fotossíntese ou da quimiossíntese. O alimento produzido pelos autótrofos é utilizado por eles mesmos e pelos organismos heterótrofos. Os principais produtores da Terra são os organismos fotossintetizantes.

A energia luminosa do Sol é fixada pelo autótrofo e transmitida, sob a forma de energia química, aos demais seres vivos. Essa energia, no entanto, diminui à medida que passa pelos consumidores, pois parte dela é utilizada para a realização dos processos vitais do organismo e outra perde-se sob a forma de calor; sempre restará, portanto, apenas uma parcela menor de energia disponível para o nível seguinte. Como na transferência de energia entre os seres vivos não há reaproveitamento da energia liberada, diz-se que essa transferência é unidirecional e se dá como um fluxo de energia. A matéria, no entanto, pode ser reciclada; fala-se, então, em ciclo da matéria ou ciclo biogeoquímico.  

2.    Pirâmides ecológicas

As transferências de matéria e de energia nos ecossistemas são freqüentemente representadas de forma gráfica, mostrando as relações entre os diferentes níveis tróficos em termos de quantidade. Como há perda de matéria e de energia em cada nível trófico, as representações adquirem a forma de pirâmides.

As pirâmides ecológicas podem ser de número, de biomassa ou de energia.

2.1    Pirâmide de números

Indica o número de indivíduos em cada nível trófico. Por exemplo: em um campo, 5000 plantas são necessárias para alimentar 300 gafanhotos, que servirão de alimento para apenas uma ave. Nesse exemplo, a pirâmide tem o ápice para cima: é necessário grande número de produtores para alimentar uns poucos herbívoros que, por sua vez, servirão de alimento para um número ainda menor de carnívoros.

Em uma floresta, uma única árvore pode sustentar grande número de herbívoros. Nesse caso, a pirâmide terá a forma inversa.  

 

2.2    Pirâmide de biomassa

A biomassa é expressa em termos de quantidade de matéria orgânica por unidade de área, em um dado momento.

A forma da pirâmide de biomassa também poder variar, dependendo do ecossistema. De modo geral, a biomassa dos produtores é maior que a de herbívoros, que é maior que a de carnívoros. Nesses casos, a pirâmide apresenta o ápice voltado para cima. Isso ocorre nos ecossistemas terrestres, em que, em geral, os produtores têm grande porte.

Às vezes, no entanto, a pirâmide de biomassa apresenta-se invertida, como pode ocorrer nos oceanos e nos lagos, onde os produtores são pequenos e rapidamente consumidos pelos consumidores primários.

2.3    Pirâmide de energia

A pirâmide de energia é construída levando-se em consideração a biomassa acumulada por unidade de área (ou volume) por unidade de tempo em cada nível trófico. Por considerar o fator tempo, a pirâmide de energia nunca é invertida.

Estima-se que apenas cerca de 10% da energia disponível em um nível trófico sejam utilizados pelo nível trófico seguinte. Por exemplo:

Por causa dessa redução da energia disponível a cada nível trófico, dificilmente há mais do que cinco elos em uma cadeia alimentar.

3.    O modelo do fluxo energético

Apesar de as pirâmides de energia constituírem uma das melhores maneiras de se representar a transferência de matéria e de energia nos ecossistemas, elas possuem três inconvenientes básicos, comuns também às outras pirâmides ecológicas. Elas não representam:

•  os decompositores, que são uma parte importante dos ecossistemas;
  
•  a matéria orgânica armazenada, que é a matéria não utilizada e não decomposta;
  
•  a importação e a exportação de matéria orgânica de e para outros ecossistemas, uma vez que os ecossistemas são sistemas abertos, realizando intercâmbio uns com os outros.

A melhor maneira de representar todos esses fatores é através do modelo do fluxo energético.

4.    Os ciclos biogeoquímicos

A biogeoquímica é uma ciência que estuda a troca de materiais entre os componentes bióticos e abióticos da biosfera.

Os seres vivos mantêm constante troca de matéria com o ambiente. Os elementos químicos são retirados do ambiente, utilizados pelos seres vivos e novamente devolvidos ao ambiente, num processo que constitui os ciclos biogeoquímicos.

Vamos analisar, aqui, os ciclos dos quatro elementos químicos que entram na composição da matéria orgânica: o carbono, o hidrogênio, o oxigênio e onitrogênio. Desses quatro elementos, o hidrogênio e o carbono não têm existência livre na biosfera, sendo encontrados associados ao oxigênio, formando, respectivamente, água e gás carbônico. Por essa razão, as trocas de hidrogênio e de carbono entre os seres vivos e o ambiente são estudadas nos ciclos da água e do gás carbônico. Discutiremos aqui, então, quatro ciclos biogeoquímicos: o da água, o do gás carbônico, o do oxigênio e o do nitrogênio.

4.1 Ciclo da Água

Na natureza, a água é encontrada em três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. A maior parte, aproximadamente 98%, está sobre a superfície da Terra sob a forma líquida: são os mares, os rios e as lagoas, além de uma pequena quantidade encontrada no interior do corpo dos seres vivos e no interior do solo.

A água salgada compreende a maior parte da água líquida. A água doce é encontrada sob as formas sólida (75%), líquida (quase 25%) e gasosa, sendo esta última representada por pequeníssima quantidade de vapores de água encontrada na atmosfera.

A pequena, embora importantíssima, quantidade de vapor de água encontrada na atmosfera tem duas origens:

•  evaporação: da água líquida (salgada ou doce);
  
•  transpiração: dos seres vivos.
  

A água que se evapora transporta energia e, à medida que sobe à atmosfera, é resfriada. O resfriamento causa a condensação dos vapores de água, que voltam à superfície terrestre sob a forma líquida (chuva). Havendo resfriamento excessivo, os vapores de água podem dar origem, ainda na atmosfera, à água no estado sólido, que cai sob a forma de neve ou de granizo.

O que se pode concluir dessas informações é que a água está em constante mudança de estado físico e que há permanente troca dessa substância entre a superfície da Terra, os seres vivos e a atmosfera. O conjunto de todos esses processos constitui o ciclo da água na natureza.

4.2    Ciclo do gás carbônico

O gás carbônico é encontrado na atmosfera na proporção aproximada de 0,03% e também, em proporção semelhante, dissolvido nas águas superficiais de mares, rios e lagos. O gás carbônico é retirado do ar ou da água pelo processo de fotossíntese e a eles devolvido pela respiração.

A decomposição do corpo de organismos mortos também participa do ciclo do CO₂, pois nesse processo os microorganismos oxidam a matéria orgânica, liberando CO₂ para a atmosfera.

Outro fator de liberação de gás carbônico para a atmosfera é a queima de combustíveis fósseis, representados principalmente pelo carvão-de-pedra e pelo petróleo.

A constante queima de combustíveis fósseis tem provocado aumento significativo da taxa de gás carbônico no ar, causando grande preocupação em termos do futuro da Terra. Assim, em virtude do aumento do carbono, maior quantidade de calor está sendo retida na atmosfera, pois o CO₂ é um dos elementos que contribui para o incremento do efeito estufa.

  

4.3    Ciclo do Oxigênio

O oxigênio participa não somente da composição da água e do gás carbônico, mas também de numeroso compostos orgânicos e inorgânicos. Na atmosfera e na hidrosfera é encontrado livre, sob a forma de substância pura, simples, de fórmula O₂. É uma gás liberado pelos organismos fotossintetizantes, através do processo de fotossíntese. É utilizado para a respiração de plantas e de animais, processo que resulta na produção de gás carbônico.

A manutenção das taxas de oxigênio e de gás carbônico no ambiente depende desses dois processos opostos: a fotossíntese  e a respiração. A fotossíntese é realizada somente durante o dia; a respiração é um processo contínuo, realizado pelas plantas e pelos animais, de dia e de noite.

É interessante notar que o oxigênio é uma substância que não somente garante a vida na Terra, mas também origina-se da atividade vital. Praticamente todo o oxigênio livre da atmosfera e da hidrosfera tem origem biológica, no processo de fotossíntese.

O O₂ produzido pode participar também da formação da camada de ozônio (O₃) na atmosfera. A presença de ozônio na atmosfera é de extrema importância para a humanidade, pelo papel que exerce de filtro das radiações ultravioletas, as quais, úteis em determinada intensidade, são nocivas em intensidades maiores.

A nocividade das radiações ultravioletas está ligada a doenças como o câncer de pele e as alterações genéticas, por induzirem mutações indesejáveis.

A camada de ozônio vem sendo progressivamente destruída, principalmente por ação de um gás conhecido por clorofluorcarbono, também designado por suas iniciais, CFC. O clorofluorcarbono é utilizado em sprays (aerossóis), condicionadores de ar, geladeiras, espuma plástica, componentes eletrônicos e outros produtos.

O CFC liberado na atmosfera atravessa a troposfera, atingindo a estratosfera, onde se situa a camada de ozônio.

O encontro do CFC com o ozônio determina a redução da quantidade de ozônio pelo seguinte processo:

•  radiação ultravioleta do Sol quebra as moléculas de CFC deixando livres átomos de cloro:

 

•  os átomos de cloro reagem com o ozônio, dando oxigênio e monóxido de cloro:

•  a radiação ultravioleta quebra moléculas de ozônio, originando oxigênio e átomos de oxigênio:

•  os átomos de oxigênio reagem com o monóxido de cloro, formando oxigênio e deixando átomos de cloro livres:

•  com a liberação de átomos de cloro, reinicia-se o ciclo.

Existem cálculos que estimam que em 75 anos a vida útil do CFC, e em cerca de 100 mil o número de moléculas de ozônio que podem ser destruídas por um único átomo de cloro. Em virtude dos sérios danos que esse gás pode causar, foi assinado um acordo mundial em 1987, conhecido como Protocolo de Montreal, que prevê a redução do uso desse gás à metade, até 1999. Desde a assinatura do acordo têm-se procurado substitutos para o CFC, existindo já algumas substâncias sendo selecionadas. Uma delas é o hidrofluorcarbono (HFC), que contém hidrogênio em lugar de cloro.

4.4    Ciclo do Nitrogênio

O nitrogênio é um gás que ocorre na atmosfera na proporção aproximada de 79%. Apesar disso, não é utilizado de forma direta pelos seres vivos, com exceção de alguns microorganismos. Seu aproveitamento pela generalidade dos seres vivos está na dependência de sua fixação e posterior nitrificação.

A fixação do N₂ pode ser feita através de radiação ou da biofixação, sendo este último processo o mais importante. A biofixação é realizada por bactérias, cianobactérias e fungos que podem viver livres no solo ou associados a plantas. Esses organismos são os únicos que conseguem transformar o N₂ atmosférico em uma forma utilizável pelos seres vivos: a amônia (NH₃). Os biofixadores que vivem associados a plantas são mais eficientes nesse processo que os de vida livre.  Isso porque a planta fornece um hábitat apropriado, geralmente nódulos nas raízes, que protege esses microorganismos contra um excesso de O₂ (o qual inibe a fixação do nitrogênio) e fornece energia para a realização do processo. Em troca, a planta recebe um farto suprimento de nitrogênio sob a forma assimilável.

A amônia produzida pelos biofixadores associados é incorporada diretamente aos aminoácidos da planta onde vivem. Já a amônia produzida pelos biofixadores de vida livre é transformada em nitrito e depois em nitrato, pela ação das bactérias nitrificantes (Nitrosomonas e Nitrobacter). Essas bactérias são autótrofas quimiossintetizantes, que utilizam a energia da nitrificação para a síntese de suas substâncias orgânicas.

 O nitrato pode ser absorvido pelos vegetais e o nitrogênio nele contido é utilizado na síntese de aminoácidos, proteínas e ácidos nucléicos. Essas substâncias são transferidas direta ou indiretamente para os animais, ao longo das cadeias alimentares. Os animais, portanto, só conseguem captar o nitrogênio indispensável para a síntese de suas proteínas e ácidos nucléicos ingerindo diretamente plantas ou, indiretamente, alimentando-se de outros animais da cadeia alimentar.

O nitrogênio deixa o corpo dos organismos por dois processos: excreção de produtos nitrogenados e/ou decomposição dos organismos mortos.

Os excretas nitrogenados uréia e ácido úrico são transformados em amônia por bactérias e fungos decompositores. Estes organismos também degradam as substâncias nitrogenadas contidas no corpo dos organismos mortos, transformando-as em amônia.

A amônia pode retornar ao ciclo sendo transformada em nitrito e nitrato pelas bactérias nitrificantes, ou em nitrogênio (N₂), por bactérias desnitrificantes. O N₂volta para a atmosfera, podendo entrar novamente na fase biológica do ciclo através dos processos de fixação.

   

5.    A dinâmica das comunidades: sucessão ecológica

Os organismos que compõem uma comunidade sofrem influência de seu biótipo, o qual, por sua vez, é modificado localmente em função da atividade desses mesmos organismos. A atuação dos organismos da comunidade sobre o biótipo pode provocar alterações no substrato e em outras condições abióticas locais, tais como temperatura, luz e umidade (microclima). Essas alterações no biótipo, provocadas pela própria atividade dos organismos que nele ocorrem, podem estabelecer condições abióticas favoráveis à instalação de outras espécies e desfavoráveis às espécies já existentes na comunidade.

Assim, apesar de o macroclima ser o mesmo, alterações no substrato e nas condições microclimáticas podem determinar mudanças nas comunidades ao longo do tempo. Essas mudanças acabam estabelecendo uma comunidade estável, auto-regulada, que não sofre alterações significativas em sua estrutura. Essa comunidade estável é denominada comunidade de clímax e a seqüência de estágios de seu desenvolvimento é denominada sucessão ecológica. Cada estágio de sucessão, ou seja, cada comunidade estabelecida durante o desenvolvimento da comunidade clímax, é denominado estágio geral ou série.

A sucessão ecológica pode ser definida em função de três características básicas:

•  é um processo ordenado e dirigido;
  
•  ocorre como resposta às modificações nas condições ambientais locais, provocadas pelos próprios organismos dos estágios serais;
  
•  termina com o estabelecimento de uma comunidade clímax, que não mais sofre alterações em sua estrutura, desde que as condições macroclimáticas não se alterem.

A sucessão pode ser primária ou secundária, dependendo de seu estágio inicial.

A sucessão é primária quando o início da colonização ocorre em regiões anteriormente não habitadas. São regiões que não reúnem condições favoráveis à sobrevivência da grande maioria dos seres vivos. É o que acontece, por exemplo, em superfícies de rochas nuas, de dunas de areia recém-formadas e de lavas vulcânicas recentes. Poucas espécies conseguem suportar as condições adversas existentes nesses locais.

A sucessão é secundária quando o desenvolvimento de uma comunidade inicia-se em uma área anteriormente ocupada por outras comunidades bem estabelecidas, como terras de cultura abandonadas, campinas aradas e florestas recém-derrubadas.

As sucessões primárias, em geral, demoram mais tempo do que as secundárias para atingir o clímax. Estudos de sucessão primária em dunas ou em derrames de lava estimam serem necessários pelos menos mil anos para o desenvolvimento de uma comunidade clímax. Por sua vez, a sucessão secundária em terras onde houve derrubada de matas pode levar apenas 100 anos em clima úmido e temperado.

As espécies que iniciam o processo de sucessão são chamadas espécies pioneiras.

As principais tendências da sucessão ecológica podem ser agrupadas em duas categorias principais: a que reúne as características estruturais e a que reúne as características funcionais dos diferentes estágios da sucessão. Na tabela a seguir, encontram-se resumidas essas principais tendências da sucessão, desde o estágio inicial até o clímax.

FONTE: INTER.NET

INTRODUÇÃO À ECOLOGIA

1.    A ecologia e sua importância

A palavra ecologia deriva de duas palavras gregas: oikós (= “casa”) e logos (= “estudo”). Assim, ecologia significa, literalmente, o “estudo da casa”. Em sentido mais amplo, pode-se considerar o termo “casa” como todo o ambiente terrestre; a palavra ecologia, então, passa a se referir ao “estudo do ambiente”.

Esse termo foi utilizado pela primeira vez em 1870, pelo biólogo alemão Ernest Haeckel, para designar o estudo das interações dos organismos entre si e com o meio ambiente. De fato, a Ecologia estuda os seres vivos acima do nível do organismo individual. Estuda a população, a comunidade,  o ecossistema, e abiosfera.

Já vimos que a população é um conjunto de indivíduos de uma mesma espécie que ocorrem juntos em uma mesma área geográfica. O termo comunidadeou biocenose refere-se ao conjunto de todas as populações que vivem em uma mesma área.

Sobre uma comunidade atuam permanentemente vários fatores físicos e químicos do ambiente, como a luz, a umidade, a temperatura, os nutrientes. Esse fatores são chamados biótopos ou fatores abióticos.

Os fatores abióticos, atuando sobre as comunidades (biocenose), formam um sistema ecológico ou ecossistema. A palavra ecossistema é, assim, um termo técnico para “natureza”.

O conjunto de todos os ecossistemas da Terra, ou seja, a camada da Terra que contém vida forma a biosfera.

Os ecossistemas podem ser considerados parcelas da biosfera. Podem ser de diferentes tamanhos, como, por exemplo, uma pequena lagoa ou o oceano todo, desde que haja intercâmbio de matéria e de energia entre seus elementos. A biosfera toda pode ser considerada um grande ecossistema.

A Ecologia é uma ciência que tem se desenvolvido muito e se torna cada vez mais importante nos dias atuais, uma vez que tem aumentado consideravelmente a interferência do homem sobre os ecossistemas. Essa interferência, em geral, provoca sérios desequilíbrios ecológicos. Por isso, é cada vez mais imperioso conhecer a estrutura e o funcionamento dos ecossistemas, a fim de se poder propor maneiras racionais de utilização dos recursos naturais sem provocar alterações ambientais drásticas que possam, ao longo do tempo, levar ao desaparecimento da vida. 

2.    Os componentes estruturais de um ecossistema

         Os ecossistemas são constituídos por dois tipos de componentes:

• Abióticos, que em conjunto constituem o biótipo: ambiente físico (ar, água, solo) e fatores químicos e físicos;
  
  
• Bióticos: representados pelos seres vivos que compõem a comunidade biótica ou biocenose.  

2.1    Os componentes abióticos

         Os fatores abióticos podem ser físicos, como radiação solar, temperatura, luz, umidade, ventos, ou químicos, como os nutrientes presentes nas águas e nos solos.

         A radiação solar é um dos principais fatores físicos dos ecossistemas terrestres pois é através dela que as plantas realizam fotossíntese, liberando o oxigênio para a atmosfera e transformando a energia luminosa em energia química, única forma de energia que pode ser aproveitada pelos demais seres vivos. Além disso, a radiação solar, interagindo com a atmosfera e a superfície terrestre, interfere em outros fatores físicos como temperatura, umidade e pluviosidade de uma região.

         A atmosfera é fundamental para a biosfera, pois além de conter gases essenciais para a vida, impede que a Terra perca calor, atuando como um “cobertor” ou como uma estufa. É por isso que se fala em efeito de cobertura ou efeito estufa da atmosfera.

         Os principais componentes da atmosfera que contribuem para o efeito estufa são o gás carbônico e o vapor d’água.

         A atmosfera é transparente à energia radiante do Sol, mas não é transparente à energia térmica irradiada pela Terra. Fenômeno semelhante ocorre em uma estufa: o vidro da estufa é transparente à energia luminosa do Sol; essa energia é absorvida pelas plantas e pelo solo e reirradiada como energia térmica, com comprimentos de onda infravermelhos. Como o vidro não é atravessado por esses raios, há, portanto, retenção de calor dentro da estufa.

         A atmosfera impede, assim, que o calor se dissipe, evitando o resfriamento da Terra. O aquecimento da atmosfera ocorre, portanto, da superfície da Terra em direção às camadas mais altas.

2.2    Os componentes bióticos

          Os componentes bióticos podem ser de dois tipos:

• os organismos autótrofos: que sintetizam seus próprios alimentos a partir de uma fonte não-orgânica de energia;
  
• os organismos heterótrofos: que não são capazes de sintetizar seus próprios alimentos. Os heterótrofos utilizam, rearranjam ou decompõem a matéria orgânica sintetizada direta ou indiretamente pelo autótrofos, obtendo a matéria-prima para seu crescimento, reprodução e reparação de perdas e a energia necessária para a realização de seus processos vitais.

         Os organismos autótrofos são chamados produtores. Dentre eles, os mais importantes em termos ecológicos são os organismos que realizam a fotossíntese.Através desse processo, moléculas de gás carbônico e de água reagem em presença de energia luminosa, dando origem a moléculas orgânicas. Assim, a energia luminosa é transformada em energia química, que fica armazenada nas moléculas orgânicas. Parte dessas moléculas é utilizada pelo próprio organismo fotossintetizante como matéria-prima para formar o seu corpo e obter energia para seus processo vitais. Outra parte fica disponível como alimento para os heterótrofos.

         Os principais produtores da Terra são as plantas e as algas microscópicas, organismos fotossintetizantes.

         Os heterótrofos podem ser:

• consumidores: organismos que se alimentam de outros organismos. Todos os animais são consumidores. Os animais que se alimentam de produtores são chamados de consumidores primários. Os herbívoros, animais que se alimentam de plantas, são, portanto, consumidores primários. Os animais que se alimentam de herbívoros são consumidores secundários; os que se alimentam de consumidores secundários são consumidores terciários, e assim por diante.
  
• decompositores: organismos heterótrofos que degradam a matéria orgânica contida em produtores e em consumidores, utilizando alguns produtos da decomposição como alimento e liberando para o meio ambiente minerais e outras substâncias, que podem ser novamente utilizados pelos produtores. Os decompositores mais importantes são as bactérias e os fungos. Esses organismos são também chamados de saprófitas ou sapróbios.

 

3.    Cadeia e rede alimentar

         A seqüência linear de seres vivos em que um serve de alimento para o outro é chamada de cadeia alimentar.

 

         A cadeia alimentar não é apenas uma cadeia de matéria; faz parte, antes de tudo, do fluxo de energia do ecossistema.

         Como são diversos os alimentos de um animal, ele pode pertencer a mais de uma cadeia alimentar.

         As diversas cadeias alimentares a que pertence um animal constituem a rede alimentar desse animal.

 

4.    Os níveis tróficos

         Em cada ecossistema existem, em geral, várias espécies de organismos produtores, várias espécies de consumidores e várias outras de decompositores. O conjunto de todos os organismos de um ecossistema com o mesmo tipo de nutrição constitui um nível trófico ou alimentar. Em outras palavras, diz-se que os organismos pertencem ao mesmo nível trófico quando são separados dos produtores, na cadeia alimentar, pelo mesmo número de etapas.

         Os organismos autótrofos de um ecossistema foram, por definição, o primeiro nível trófico, que é o de produtor. Os animais herbívoros, que são consumidores primários, formam o segundo nível trófico; os animais carnívoros que se alimentam de herbívoros (consumidores secundários) formam o terceiro nível trófico; os animais carnívoros que se alimentam de animais carnívoros (consumidores terciários) forma o quarto nível trófico, e assim por diante.

         Além dos organismos que fazem parte de um determinado nível trófico, existem outros com hábitos alimentares menos especializados, que podem ocupar mais de um nível trófico. É o caso dos animais onívoros (omnis = “tudo”), que se alimentam tanto de plantas como de herbívoros ou de carnívoros. O homem, por exemplo, é um animal onívoro.

         Os decompositores ocupam o último nível de transferência de energia entre organismos de um ecossistema. Formam um grupo especial, nutrindo-se de elementos mortos provenientes de diferentes níveis tróficos, degradando tanto produtores como consumidores.

        Nos ecossistemas, o número de níveis tróficos é limitado em função da disponibilidade de energia para o nível seguinte. Isso porque, ao ocorrer a passagem de um nível para o outro, há perda de energia. Com isso, quanto mais distante estiver um nível trófico do nível produtor, menor será a energia disponível. Nos ecossistemas mais complexos, o número máximo de níveis tróficos é cinco. Nos ecossistemas mais simples, o número é menor.

5.    Hábitat e nicho ecológico

         O lugar que um organismo ocupa no ecossistema é o seu hábitat; o seu papel, ou seja, a sua função, é o seu nicho ecológico. Assim, em um ecossistema representado por uma lagoa, o hábitat de uma alga microscópica é a água superficial e o seu nicho ecológico compreende o seu papel nesse ecossistema, que pode ser assim resumido: as algas realizam fotossíntese, necessitam de luz, de nutrientes minerais e de temperatura adequada para seu crescimento e reprodução, e servem de alimento para alguns animais. A descrição do “modo de vida” de um ser vivo representa, então, o seu nicho ecológico.

         Odum, ecólogo americano, compara o hábitat de um organismo ao seu “endereço” e o nicho ecológico à sua “profissão”.

•  Hábitat: local de um ecossistema em que um determinado organismo vive. É o seu “endereço”.
  
•  Nicho ecológico:  função do organismo no ecossistema. É a sua "profissão".
  
  
  FONTE: INTER.NET

Por que os lagos congelam só na superfície?

Porque a camada de gelo funciona como uma espécie de cobertor, impedindo que a água mais profunda congele. "A capa gelada faz o papel de isolante térmico. Como o gelo é um mau condutor, ele evita que o resto da água perca calor para a atmosfera", afirma o glaciologista Jefferson Cardia Simões, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Há ainda outro fator importante: no inverno, o fundo do lago libera o calor armazenado pelo solo durante o verão, deixando a temperatura um pouco mais quente, perto de 4ºC. Pode não ser nada encorajador para um mergulho, mas é o suficiente para manter a água em estado líquido, garantindo a sobrevivência de várias espécies. Nos lagos que congelam só no inverno, a capa de gelo não costuma ter mais que 1 metro de espessura. Parece pouco, mas, se ela for bem sólida e longa, suporta o peso de um caminhão de 25 toneladas!

A água de lagos e rios congela a 0ºC e nos oceanos a -1,8ºC - porque o sal reduz a temperatura necessária para o congelamento. O "cobertor gelado" dos mares também pode ser mais espes. Existem regiões no Ártico com mais de 30 metros de gelo, embora a média não ultrapasse 5 metros no Pólo Norte e 1,20 metro no Oceano Antártico.

FONTE: MUNDOS ESTRANHOS

Propriedades físicas e químicas da água

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

Água (H2O) Alerta sobre risco à saúde
Nome IUPAC	Água
Outros nomes	Ácido hidroidróxico Ácido hidróxico Ácido hidroxílico Água comum Água leve Hidrato Hidróxido de hidrogénio Hidróxido de hidrogênio Hidróxido de hidrónio Hidróxido de hidrônio μ-Óxido de diidrogénio μ-Óxido de diidrogênio Monóxido de diidrogénio Monóxido de diidrogênio Oxidano Óxido de diidrogénio Óxido de diidrogênio Óxido de hidrogénio Óxido de hidrogênio Protóxido de hidrogénio Protóxido de hidrogênio
Identificadores
Número CAS	7732-18-5
Número RTECS	ZC0110000
Propriedades
Fórmula molecular	H2O
Massa molar	18,01524 g mol-1
Aparência	líquido transparente, quase incolor com um leve tom de azul1
Densidade	1000 kg/m3, líquida (4 °C) 917 kg·m−3, sólida
Ponto de fusão	0 °C, 32 °F (273,15 K)2
Ponto de ebulição	100 °C, 212 °F (373,15 K)2
Acidez (pKa)	15,74 ~35-36
Basicidade (pKb)	15,74
Viscosidade	0,001 Pa·s at 20 °C
Estrutura
Estrutura cristalina	Hexagonal Veja gelo
Forma molecular	angular
Momento dipolar	1,85 D
Riscos associados
Principais riscos associados	intoxicação por água,afogamento
NFPA 704	0 0 0
Compostos relacionados
Solventesrelacionados	Acetona Metanol
Compostos relacionados	Água oxigenada Vapor d'água Gelo Água pesada Fluoreto de hidrogênio Sulfeto de hidrogênio Amônia
Excepto onde denotado, os dados referem-se a materiais sob condições PTN Referências e avisos gerais sobre esta caixa. Alerta sobre risco à saúde.

A água (H2O, HOH) é a molécula mais abundante na superfície da Terra, cobrindo, somente em sua forma líquida, cerca de 71% desta, além de estar presente em abundância na atmosfera terrestre, como vapor, e nos polos, como gelo. Está em equilíbrio dinâmico entre os estados líquido e gasoso nas condições ambientes de temperatura e pressão (21-23 °C, 1 atm). À temperatura ambiente, é um líquido fracamente azul, praticamente incolor, insípido e inodoro.

Muitas substâncias se dissolvem na água e ela é comumente chamada "solvente universal". Por isso, a água na natureza e em uso raramente é pura, e pode apresentar propriedades diferentes daquelas encontradas no laboratório. Entretanto, há muitos compostos que são essencialmente, se não completamente, insolúveis em água. A água é a única substância comum encontrada em todos os três estados comuns da matéria. A água compõe cerca de 75% do corpo humano.

História[editar]

As propriedades da água foram historicamente usadas para definir várias escalas de temperatura. Notavelmente, as escalas Kelvin, Celsiuse Fahrenheit foram, e ainda são, definidas pelos pontos de fusão e ebulição da água. As escalas menos comuns de Delisle, de Newton, deRéamur e de Rømer foram definidas de maneira semelhante. O ponto triplo da água é ponto padrão usado mais comumente nos dias atuais.3

A primeira decomposição científica de água em hidrogênio e oxigênio, por eletrólise, foi feita no ano 1800 pelo químico inglês William Nicholson. Em 1805, Joseph Louis Gay-Lussac e Alexander von Humboldt mostraram que a água é composta de duas partes de hidrogênio e uma de oxigênio (em volume).

Gilbert Newton Lewis isolou a primeira amostra de água pesada em 1933.

Poliágua foi uma forma polimerizada hipotética de água que foi alvo de controvérsia científica durante o fim da década de 1960. O consenso atual é o de que tal polímero não existe.

Nomenclatura sistemática

A nomenclatura IUPAC aceita para a água é simplesmente "água", mas há dois outros nomes que podem ser usados para descrever a molécula.

O primeiro e mais sistemático é óxido de hidrogênio. Esse nome é análogo ao de compostos correlatos, como o peróxido de hidrogênio(água oxigenada), o sulfeto de hidrogênio e o óxido de deutério (água pesada). Um outro nome sistemático, oxidano, é aceito pela IUPACcomo um nome pai para a nomenclatura sistemática de grupos substituintes baseados em oxigênio,4 apesar de mesmo estes comumente terem outros nomes recomendados. Por exemplo, o nome hidroxila é recomentado no lugar de oxidanila para o grupo −OH. O nome oxanoé explicitamente mencionado pela IUPAC como incompatível com esse propósito, pois já é o nome de um éter cíclico também conhecido como tetra-hidropirano no sistema de Hantzsch-Widman; dentre os compostos semelhantes, existem o dioxano e o trioxano.

Nomenclatura sistemática e humor

Monóxido de diidrogênio (às vezes Monóxido de di-hidrogênio), ou DHMO é um nome sistemático um tanto pedante para a água. O termo foi usado em paródias de pesquisas químicas que clamavam pela abolição dessa "substância química letal". Na verdade, um nome sistemático mais realista seria simplesmente óxido de hidrogênio, já que os prefixos "mono-" e "di-" são supérfluos. O sulfeto de hidrogênio, H2S, nunca é chamado de "monossulfeto de diidrogênio", e o peróxido de hidrogênio, H2O2, nunca é chamado de "dióxido de diidrogênio".

Algumas fichas de dados de segurança de material a respeito da água, exagerando, dizem: "Cuidado! Pode causar afogamento!"5 6

Um outro nome sistemático para a água é ácido hidróxico, ou ácido hidroxílico. De maneira semelhante, o nome para a água como base é hidróxido de hidrogênio — os dois nomes existem para a água porque ela pode reagir tanto como ácido quanto como base, dependendo da força do ácido ou da base com que reage (veja anfoterismo). Nenhum desses nomes é usado com frequência fora desses contextos humorísticos.

Formas da água

A água pode assumir várias formas. O estado sólido da água é comumente conhecido como gelo (mas também existem muitas outras formas; veja sólido amorfo e gelo amorfo); o estado gasoso é conhecido como vapor d'água, e a fase líquida comum é geralmente chamada simplesmente de água. Acima de certa temperatura e pressão crítica (647 K e 22,064 MPa), as moléculas de água assumem uma condição supercrítica, em que aglomerados líquidos flutuam numa fase de vapor.

A água pesada é a água cujo hidrogênio é substituído pelo seu isótopo mais pesado, o deutério. A água pesada é quimicamente quase igual à água normal. É usada na indústria nuclear para desaceleração de nêutrons.

Física e química da água

A água é a substância química de fórmula H2O: uma molécula de água tem dois átomos de hidrogênio ligados covalentemente a um átomo de oxigênio. A água é um líquido insípido e inodoro nas condições ambientes temperatura e pressão, e parece incolor em pequenas quantidades, apesar de ter um matiz azul muito leve. O gelo também parece ser incolor, e o vapor d'água é essencialmente invisível como gás.1 A água é primariamente um líquido em condições ambientes, o que não se prevê da sua relação com outros hidretos análogos da família do oxigênio da tabela periódica, que são gases como o sulfeto de hidrogênio. Além disso, todos os elementos ao redor do oxigênio na tabela — nitrogênio, flúor, fósforo, enxofre e cloro — se combinam com o hidrogênio para formar gases. A razão pela qual o hidreto de oxigênio (água) forma um líquido é o fato de ele ser mais eletronegativo que todos esses elementos (exceto pelo flúor). O oxigênio atrai elétrons muito mais fortemente que o hidrogênio, levando a uma carga resultante positiva nos átomos de hidrogênio, e uma carga resultante negativa no átomo de oxigênio. A presença de carga nesses átomos dá à água um momento de dipolo. A atração elétrica devida a esse dipolo aproxima as moléculas de água, tornando mais difícil separá-las e, por consequência, elevando oponto de ebulição. Essa atração é conhecida como ligação de hidrogênio. A água pode ser vista como um líquido polar que se dissocia minimamente num íon hidrônio (H3O+(aq)) e um íonhidroxila (OH−(aq)) associado. A água está em equilíbrio dinâmico entre os estados líquido, sólido e gasoso nas condições ambientes de temperatura e pressão, e é a única substância pura encontrada naturalmente na Terra com essa característica.

Água, gelo e vapor

Capacidade térmica e temperaturas de vaporização e fusão

A água tem o segundo maior calor específico dentre os compostos químicos conhecidos, depois da amônia, assim como uma alta entalpia de vaporização (40,65 kJ mol−1), ambos consequências da extensa rede de ligações de hidrogênio entre suas moléculas. Essas duas propriedades incomuns permitem à água moderar o clima da Terra, amortizando flutuações grandes de temperatura.

A entalpia específica de fusão da água é 333,55 kJ kg−1 a 0 °C. Das substâncias comuns, só a da amônia é mais alta. Essa propriedade dá aos glaciares e aos gelos marinhos resistência ao derretimento. Antes do advento da refrigeração mecânica, era comum o uso de gelo para retardar a deterioração dos alimentos.

Densidade da água e do gelo

Temperatura (°C)	Densidade (g/cm³)
100	0,9584
80	0,9718
60	0,9832
40	0,9922
30	0,9956502
25	0,9970479
22	0,9977735
20	0,9982071
15	0,9991026
10	0,9997026
4	0,9999720
0	0,9998395
−10	0,998117
−20	0,993547
−30	0,983854
Densidade da água em gramas por centímetro cúbico em várias temperaturas em graus Celsius 7 Os valores abaixo de 0 °C se referem a água superfundida.

A forma sólida da maioria das substâncias é mais densa que a fase líquida; assim, um bloco de uma substância sólida pura afunda num recipiente cheio da mesma substância líquida pura. Mas, ao contrário, um bloco de gelo comum flutua num recipiente com água, porque a água sólida é menos densa que a água líquida. Essa é uma propriedade característica da água e extremamente importante. À temperatura ambiente, a água líquida fica mais densa à medida que diminui a temperatura, da mesma forma que as outras substâncias. Mas a 4 °C (3,98°C, mais precisamente), logo antes de congelar, a água atinge sua densidade máxima e, ao aproximar-se mais do ponto de fusão, a água, sob condições normais de pressão, expande-se e torna-se menos densa. Isso se deve à estrutura cristalina do gelo, conhecido como gelo Ihhexagonal. A água, o chumbo, o urânio, o neônio e o silício são alguns dos poucos materiais que se expandem ao se solidificar; a maioria dos demais elementos se contrai. Deve-se notar, porém, que nem todas as formas de gelo são menos densas que a água líquida pura. Por exemplo, o gelo amorfo de alta densidade é mais denso que a água pura na fase líquida. Assim, a razão pela qual a forma comum do gelo é menos densa que a água é um pouco não-intuitiva e depende muito das propriedades incomuns inerentes às ligações de hidrogênio.

Geralmente, a água se expande ao congelar devido à sua estrutura molecular aliada à elasticidade incomum das ligações de hidrogênio e à conformação cristalina particular de baixa energia que ela assume em condições normais de pressão. Isto é, ao resfriar-se, a água tenta organizar-se numa configuração de rede cristalina que alonga as componentes rotacionais e vibracionais das ligações, de forma que cada molécula de água é afastada das vizinhas. Isso efetivamente reduz a densidade da água quando se forma gelo sob condições normais de pressão.

A água compartilha o estado líquido mais denso com apenas alguns outros materiais, como o gálio, o germânio, o bismuto e o antimônio.

A água desempenha ainda um papel importante no ecossistema da Terra. Por exemplo, se a água fosse mais densa quando congelada, os lagos e os oceanos nas regiôes polares terminariam por ficar inteiramente sólidos (da superfície ao fundo). Isso aconteceria porque o gelo desceria para o leito dos lagos e rios, e o fenômeno de aquecimento necessário (veja abaixo) não aconteceria no verão, pois a camada de superfície mais quente seria menos densa que a camada congelada abaixo.

De qualquer forma, a expansão incomum da água em resfriamento (em condições naturais em sistemas biológicos relevantes) entre 0 e 4 °C, devido às ligações de hidrogênio, dá uma vantagem importante à vida aquática no inverno. A água resfriada na superfície aumenta de densidade e desce, formando correntes de convecção que resfriam toda a massa de água, mas quando a temperatura da água chega a 4 °C, a água na superfície diminui de densidade à medida que se resfria e forma uma camada superficial, que congela. Como a descida por convecção da água mais fria é impedida pela mudança de densidade, qualquer grande massa de água tem sua região mais fria próximo à superfície, longe do leito.

A água congela a 0 °C (32 °F, 273 K), mas pode ser superfundida em estado fluido até sua nucleação cristalina homogênea a quase 231 K (−42 °C).8

A água se expande significativamente à medida que a temperatura sobe, a partir de 4 ºC. Sua densidade é 4% menor que a máxima quando a temperatura está próxima do ponto de ebulição.

Densidade da água salgada e do gelo

A densidade da água depende tanto da quantidade de sal dissolvido quanto da temperatura. A massa de sal dos oceanos abaixa o ponto de fusão em cerca de 2 °C e abaixa a temperatura da densidade máxima para a do ponto de fusão. É por essa razão que, na água do mar, a descida por convecção da água fria não é impedida pela expansão da água à medida que ela esfria e se aproxima do ponto de fusão. A água do oceano próxima dessa temperatura continua a descer. Por isso, qualquer criatura que tente sobreviver no fundo dessas águas geladas, como as do Oceano Ártico, geralmente vive a 4 °C menos que a temperatura no fundo de lagos e rios de água doce congelados no inverno.

À medida que a superfície da água salgada começa a congelar (a −1,9 °C à salinidade normal da água do mar, 3,5%), o gelo que se forma é essencialmente sem sal, com uma densidade próxima à do gelo de água doce. Esse gelo flutua na superfície e o sal que fica “de fora” aumenta a salinidade e a densidade da água logo abaixo. Essa água salgada mais densa desce por convecção e a água do mar que fica em seu lugar é sujeita ao mesmo processo. Isso produz gelo essencialmente de água doce a −1,9 °C na superfície. A densidade aumentada da água abaixo do gelo em formação faz com que ela afunde.

Miscibilidade e condensação

Ver artigo principal: Umidade

A água é miscível com muitos líquidos — como, por exemplo, o etanol — em todas as proporções, formando um único líquido homogêneo. Por outro lado, a água e a maioria dos óleos sãoimiscíveis, geralmente formando camadas de densidades diferentes.

Como gás, o vapor d'água é completamente miscível com o ar. Por outro lado, a pressão máxima de vapor termodinamicamente estável com a líquida (ou sólida) numa dada temperatura é relativamente baixa se comparada com a pressão atmosférica total. Por exemplo, se a pressão parcial de vapor9 for 2% da pressão atmosférica e o ar for resfriado a partir de 25 °C, aos cerca de 22 °C a água começa a condensar-se, definindo o ponto de orvalho, formando neblina ou orvalho. O processo inverso faz com que a neblina “desapareça” pela manhã. Se a umidade aumenta à temperatura ambiente (por exemplo, devido a um chuveiro quente), e a temperatura se mantém a mesma, a água gasosa logo chega à pressão de mudança de fase, e se condensa como vapor. Um gás nesse contexto é dito saturado ou a 100% de umidade relativa, quando a pressão de vapor d'água no ar está em equilíbrio com a pressão de vapor devido à água (líquida); a água (ou o gelo, se frio o bastante) não perde massa por evaporação quando exposta a ar saturado. Como a quantidade de vapor d'água no ar (a umidade relativa) é pequena, é muito mais útil a razão entre a pressão parcial de vapor devido ao vapor d'água e a pressão parcial do vapor saturado. A pressão de vapor d'água acima de 100% de umidade relativa é chamada de supersaturada e pode ocorrer quando o ar é resfriado rapidamente — por exemplo, quando é elevado repentinamente numa corrente ascendente.10

Pressões de vapor da água

Temperatura (°C)	Pressão (torr)
0	4,58
5	6,54
10	9,21
12	10,52
14	11,99
16	13,63
17	14,53
18	15,48
19	16,48
20	17,54
21	18,65
22	19,83
23	21,07
24	22,38
25	23,76

11

Compressibilidade

A compressibilidade da água é uma função da pressão e da temperatura. A 0 °C, no limite de pressão zero, a compressibilidade é de 5 × 10−5 bar−1.12 No limite de pressão zero a compressibilidade atinge um mínimo de 4,4 × 10−5 bar−1 por volta de 45 °C antes de aumentar novamente com o aumento da temperatura. À medida que a pressão aumenta, a compressibilidade diminui, sendo de 3,9 × 10−5 bar−1 a 0 °C e 1000 bar. O módulo de compressibilidade da água é 2,2×109 Pa.13

A baixa compressibilidade dos materiais não-gasosos, e a da água em particular, faz com que sejam frequentemente tidos por incomprimíveis. A baixa compressibilidade da água significa que, nos oceanos profundos, a 4000 metros de profundidade, onde as pressões são acima de 4×107 Pa, há uma redução de apenas 1,8% no volume.13

Ponto triplo

Os vários pontos triplos da água14

Fases em equilíbrio estável	Pressão	Temperatura
água líquida, gelo Ih, e vapor d'água	611,73 Pa	273,16 K (0,01 °C)
água líquida, gelo Ih, e gelo III	209,9 MPa	251 K (-22 °C)
água líquida, gelo III, e gelo V	350,1 MPa	-17,0 °C
água líquida, gelo V, e gelo VI	632,4 MPa	0,16 °C
gelo Ih, gelo II, e gelo III	213 MPa	-35 °C
gelo II, gelo III, e gelo V	344 MPa	-24 °C
gelo II, gelo V, e gelo VI	626 MPa	-70 °C

As condições de temperatura e pressão na qual a água sólida, líquida e gasosa coexistem em equilíbrio são chamadas oponto triplo da água. Esse ponto é usado para definir as unidades de temperatura (o Kelvin, unidade padrão de termodinâmica do SI e, indiretamente, os graus Celsius e Fahrenheit). Como consequência, a temperatura de ponto triplo da água é um valor estabelecido ao invés de uma quantidade medida. O ponto triplo ocorre a uma temperatura de 273,16 K (0,01 °C), por convenção, e a uma pressão de 611,73 Pa. Essa pressão é baixa, cerca de 1/166 da pressão barométrica normal ao nível do mar, 101 325 Pa. A pressão atmosférica na superfície de Marte é notavelmente próxima à pressão do ponto triplo, e a elevação-zero ou “nível do mar” de Marte é definida pela altitude em que a pressão atmosférica corresponde à do ponto triplo da água.

Diagrama de fases da água: eixo y = Pressão em Pascal (10n), eixo x = Temperatura em Kelvin, S = Sólido, L = Líquido, V = Vapor, CP = Ponto crítico, TP =Ponto triplo da água

Apesar de ser comumente chamado de “o ponto triplo da água”, a combinação estável de água líquida, gelo Ih e vapor d'água é apenas um dos vários pontos triplos do diagrama de fases da água. Gustav Heinrich Johann Apollon Tammann, em Göttingen, obteve dados a respeito de vários outros pontos triplos na década de 1960.

O efeito Mpemba

O efeito Mpemba é o surpreendente fenômeno de que a água quente pode, sob certas condições, congelar antes da água fria, mesmo sem precisar passar pela temperatura mais baixa para chegar ao congelamento. Entretanto, isso pode ser explicado por evaporação, convecção, sobrefusão e pelo efeito isolante da geada.

Gelo quente

Gelo quente é o nome dado a outro fenômeno surpreendente no qual a água à temperatura ambiente pode ser transformada em gelo que permanece à temperatura ambiente pela aplicação de um campo elétrico da ordem de 106V/m.

O efeito de tais campos elétricos foi sugerido como explicação para a formação de nuvens. Para que se forme gelo de nuvem ao redor de uma partícula de argila, é necessária uma temperatura de −10 °C, mas o resfriamento subsequente requer uma temperatura de apenas −5 °C, o que sugere alguma forma de alteração estrutural.18

Tensão superficial

As gotas de água são estáveis devido à alta tensão superficial da água, 72,8 mN/m, a mais alta dos líquidos não-metálicos. Isso pode ser visto quando se coloca pequenas quantidades de água numa superfície como o vidro: a água se mantém unida sob a forma de gotas. Essa propriedade é importante para a vida. Por exemplo, quando a água é transportada por um xilema em caules de plantas, as fortes atrações intermoleculares mantêm a coluna de água unida. Forças coesivas poderosas mantêm unida a coluna de água, e as propriedades fortemente adesivas da água a mantêm presa ao xilema, e impedem o rompimento da tensão causado pela corrente de transpiração. Outros líquidos de tensão superficial menor teriam uma maior tendência a “quebrar”, formando bolsas de vácuo ou de ar que fariam parar de funcionar o transporte de água pelo xilema.

Propriedades elétricas

A água pura e sem íons é um excelente isolante elétrico, mas nem mesmo a água “deionizada” é completamente sem íons. A água sofre auto-ionização a qualquer temperatura acima do zero absoluto. Além disso, por ser um solvente de grande eficiência, quase sempre apresenta algum soluto dissolvido, mais frequentemente um sal. Se a água contiver mesmo uma pequena quantidade de tal tipo de impureza, poderá conduzir eletricidade, pois as impurezas como o sal se separam em íons livres numa solução aquosa pela qual uma corrente elétrica pode fluir.

A água pode ser separada em seus elementos constituintes, hidrogênio e oxigênio, fazendo-se passar uma corrente elétrica por ela. Esse processo se chama eletrólise. Neste processo, as moléculas de água se dissociam naturalmente em íons H+ e OH−, que são induzidos em direção aos eletrodos denominados cátodo e ânodo. No cátodo, dois íons H+ ganham elétrons e formam gás H2. No ânodo, quatro íons OH− se combinam e liberam gás O2, moléculas de água, e quatro elétrons. Os gases produzidos borbulham até a superfície, onde podem ser coletados.

Sabe-se que a resistividade elétrica máxima teórica da água é de aproximadamente 182 kΩ·m²/m (ou 18,2 MΩ·cm²/cm) a 25 °C. Esse valor é compatível com o que tipicamente se vê na osmose inversa e em sistemas de água ultrapura ultrafiltrada e deionizada usados, por exemplo, em fábricas de semicondutores. Um nível de contaminante salino ou ácido que exceda 100 partes por trilhão em volume (ppt v:v) em água ultrapura começa a baixar perceptivelmente seu nível de resistividade em até vários kΩ·m²/m (uma variação de várias centenas de nS/m de condutância).

Condutividade elétrica

A água pura apresenta baixa condutividade elétrica, mas essa propriedade aumenta significativamente com a adição de uma pequena quantidade de um eletrólito, como o cloreto de hidrogênio. Assim, o risco de choque elétrico é muito maior em água com impurezas não encontradas na água pura. (Convém notar, porém, que o risco de choque elétrico diminui quando a concentração de impurezas é tal que torna a água um melhor condutor que o corpo humano. Por exemplo, o risco de choque elétrico na água do mar é maior que em água doce, porque a água do mar tem uma concentração muito maior de impurezas, particularmente o sal comum, e a corrente principal flui pelo melhor condutor. Isso não é sempre garantido, contudo, e subsiste um risco substancial na água salgada.) Todas as propriedades elétricas observáveis na água provêm dos íons de sais minerais e de dióxido de carbono misturados nela. De fato, a água se auto-ioniza, processo em que duas moléculas de água se tornam um ânion hidróxido e um cátion hidrônio, mas não o bastante para carregar corrente elétrica suficiente para exercer qualquer trabalho ou dano na maioria dos casos. Em água pura, um equipamento sensível pode detectar uma ligeira condutividade elétrica de 0,055 μS/cm a 25 °C. A água também pode, por meio de uma eletrólise, separar-se nos gases hidrogênio e oxigênio, mas, na ausência de íons dissolvidos, esse é um processo muito lento, porque apenas uma corrente muito pequena pode ser conduzida. Enquanto os elétrons são os principais portadores de carga na água (e nos metais), no gelo (e em alguns outros eletrólitos) os prótons são os principais portadores (veja condutor de prótons).

A natureza bipolar da água

Modelo de ligação de hidrogênio entre moléculas de água.

Uma propriedade importante da água é a sua natureza polar. A molécula de água tem uma forma angular, com os átomos de hidrogênio nas extremidades e o de oxigênio no vértice. Como um átomo de oxigênio tem uma eletronegatividade maior que a do hidrogênio, o lado da molécula com o átomo de oxigênio tem uma carga parcial negativa. Uma molécula com esse tipo der diferença de cargas é chamada de dipolo. A diferença entre as cargas faz com que as moléculas de água sejam atraídas umas pelas outras (as áreas relativamente positivas sendo atraídas pelas áreas relativamente negativas) e por outras moléculas polares. Essa atração é conhecida como ligação de hidrogênio, e explica muitas das propriedades da água. Outras moléculas também apresentam diferenças de eletronegatividade entre seus átomos, mas, no caso do dióxido de carbono, a forma da molécula, por ser simétrica, faz com que as cargas opostas se cancelem. Essa característica da água pode ser vista ao se aproximar uma fonte de eletricidade de um filete de água: ele se curva em direção à fonte de eletricidade.

Apesar das ligações de hidrogênio serem atrações relativamente fracas se comparadas às ligações covalentes da molécula de água, elas são responsáveis por várias das propriedades físicas da água. Duas dessas propriedades são os pontos de fusão e de ebulição relativamente altos da água; mais calor é necessário para quebrar as ligações de hidrogênio entre as moléculas. Um composto similar de hidrogênio, o sulfeto de hidrogênio (H2S), que tem ligações de hidrogênio muito mais fracas, é um gás à temperatura ambiente, mesmo tendo duas vezes a massa molecular da água. As ligações mais fortes entre as moléculas de água também são responsáveis pelo seu grande calor específico, o que faz dela um bom meio de armazenamento de calor.

As ligações de hidrogênio também são a causa do comportamento incomum da água em congelamento. Quando a água resfriada até próximo do ponto de fusão, a presença das ligações leva as moléculas, que se reorganizam à medida que perdem energia, a formarem a estrutura cristalina hexagonal do gelo, que tem uma densidade menor: por isso o gelo flutua na água. Em outras palavras, a água se expande ao congelar, ao passo que quase todos os outros materiais se contraem na solidificação.

Uma consequência interessante da forma sólida ser menos densa que a líquida é que o gelo derrete se submetido a pressão suficiente. À medida que a pressão aumenta, baixa o ponto de fusão e, logo que o ponto de fusão se torna menor que a temperatura ambiente, o gelo começa a derreter. Mas é necessária uma pressão significativa para baixar o ponto de fusão.

Polaridade eletronegativa

A água apresenta uma carga parcial negativa (σ−) próximo ao átomo de oxigênio, graças aos pares de elétrons não compartilhados, e cargas parciais positivas (σ+) próximo aos átomos de hidrogênio. Na água, isso acontece porque o átomo de oxigênio é mais eletronegativo que os de hidrogênio — isto é, ele exerce uma força eletrostática maior sobre os elétrons da molécula, atraindo-os (assim como suas cargas negativas) e fazendo com que a área em torno do átomo de oxigênio seja mais negativa que as áreas em torno de cada um dos átomos de hidrogênio.

Adesão

Gotas de orvalho aderidas a uma teia de aranha.

A água adere a si mesma (por coesão) por ser polar. Pelo mesmo motivo, também apresenta fortes propriedades de adesão. Numa superfície de vidro muito limpa, a água ali depositada pode formar uma fina camada, porque as forças moleculares entre o vidro e a água (forças adesivas) são mais fortes que as coesivas. Nas células e em suas organelas, a água está em contato com superfícies hidrofílicas, que apresentam forte atração pela água. Irving Langmuir observou uma grande força repulsiva entre superfícies hidrofílicas. Desidratar superfícies hidrofílicas, isto é, remover as camadas de água fortemente aderidas a elas requer esforço significativo contra as forças de hidratação. Essas forças são grandes, mas diminuem rapidamente a uma distância de um nanômetro ou menos. A importância dessas forças para a biologia foi exensivamente estudada por V. Adrian Parsegian, do Instituto Nacional de Saúde dos Estados Unidos (NIH)

Tensão superficial

Ver artigo principal: Tensão superficial

Esta margarida está abaixo do nível da água, que forma uma superfície curva acima dela. É a tensão superficial que impede que a água submerja a flor.

A água tem uma alta tensão superficial, causada pela forte coesão entre as moléculas. Isso é perceptível quando se deposita uma pequena quantidade de água sobre uma superfície não-solúvel como a do polietileno; a água se mantém reunida em gotas. Também significativamente, o ar preso em perturbações na superfície forma bolhas, que podem durar o bastante para transferir moléculas de gás para a água.

Outro efeito da tensão superficial são as ondas capilares, que são as ondulações que se formam ao redor do impacto de gotas na superfície da água, e às vezes ocorrem quando sobem correntes fortes de água sob a superfície. A aparente elasticidade causada pela tensão superficial é o que move as ondas.

Capilaridade

Ver artigo principal: Capilaridade

A capilaridade se refere ao processo de a água subir por um tubo estreito, contra a força da gravidade. O fenômeno acontece porque a água adere às paredes do tubo e a tensão superficial tende a nivelar a superfície, elevando-a e, por coesão, mais água entra na parte de baixo do tubo. O processo continua até que haja no tubo água suficiente para que a força da gravidade contrabalance a força de adesão.

A água como solvente

Altas concentrações de cal dissolvido dão cor de turquesa às águas dasCataratas de Havasu.

Também devido à sua polaridade, a água é um bom solvente. Substâncias que se misturam bem e se dissolvem na água (por exemplo, os sais) são conhecidas como substâncias hidrofílicas, ao passo que as que não se misturam bem em água (por exemplo, gorduras e óleos) são chamadas hidrofóbicas. A capacidade de uma substância se dissolver em água depende de ela poder ou não igualar ou superar as grandes forças atrativas que as moléculas de água exercem umas sobre as outras. Se uma substância tiver propriedades que a impeçam de superar essas grandes forças intermoleculares, suas moléculas são “expulsas” da água, e não se dissolvem. Ao contrário do que normalmente se acredita, a água e as substâncias hidrofóbicas não se “repelem”, e a hidratação de uma superfície hidrofóbica é favorável energeticamente, mas não entropicamente.

Quando um composto iônico ou polar entra em contato com a água, é rodeado por moléculas de água (hidratação). O tamanho relativamente pequeno das moléculas de água tipicamente permite que muitas delas rodeiem uma única molécula de soluto. As extremidades parcialmente negativas do dipolo da água são atraídas pelos componentes positivamente carregados do soluto, e vice-versa com as extremidades positivas.

Em geral, substâncias iônicas e polares como ácidos, álcoois e sais são relativamente solúveis em água, e substâncias apolares como gorduras eóleos, não. Moléculas apolares permanecem juntas na água porque é energeticamente mais favorável para as moléculas de água ligar-se umas às outras por ligações de hidrogênio que se envolverem em interações de van der Waals com as moléculas apolares.

Um exemplo de soluto iônico é o sal de cozinha; o cloreto de sódio, NaCl, se separa em cátions Na+ e ânions Cl−, cada um rodeado por moléculas de água. Os íons são então facilmente separados de sua rede cristalina. Um exemplo de soluto não-iônico é o açúcar comum. Os dipolos da água criam ligações de hidrogênio com as regiões polares da molécula de açúcar (grupos OH) e lhe permitem ser misturada na solução.

A natureza anfótera da água

Quimicamente, a água é anfótera — isto é, pode agir tanto como ácido quanto como base. Ocasionalmente, o termo ácido hidróxico é usado quando a água atua como ácido numa reação química. Em pH 7 (meio neutro), a concentração de íons hidróxido (OH−) é igual à dos íons hidrônio (H3O+) ouhidrogênio (H+). Se esse equilíbrio for perturbado, a solução pode se tornar ácida (maior concentração de íons hidrônio) ou básica (maior concentração de íons hidróxido).

De acordo com o sistema de Brønsted-Lowry, um ácido é definido como uma espécie química que perde um próton (um íon H+) numa reação, e uma base, como uma espécie que recebe um próton. Ao reagir com um ácido mais forte, a água atua como base; ao reagir com uma base mais forte, atua como ácido. Por exemplo, ela recebe um íon H+ do ácido clorídrico:

Acima, a água atua como base, recebendo um íon H+.

Na reação com a amônia, NH3, a água perde um íon H+, atuando, pois, como ácido:

Acidez na natureza

Em teoria, a água pura tem um pH de 7 a (25 °C (298 K). A água exposta ao ar por qualquer quantidade de tempo rapidamente dissolverá dióxido de carbono, formando uma solução de ácido carbônico, com um pH limite de 5,7 unidades, diminuindo portando o pH, deixando a água, portanto, mais ácida. Quando gotículas se formam nas nuvens e gotas caem na chuva, quantidades pequenas de CO2 são absorvidas e, portanto, a maior parte da chuva é levemente ácida. Se grandes quantidades de óxidos de nitrogênio e de enxofre estiverem presentes no ar, eles também se dissolverão nas nuvens e nas gotas de chuva, causando problemas mais sérios, conhecidos como chuva ácida.

Ligações de hidrogênio na água

Uma molécula de água pode formar, no máximo, quatro ligações de hidrogênio porque pode receber dois hidrogênios e perder dois. Outras moléculas, como o fluoreto de hidrogênio, a amônia e ometanol, também formam ligações de hidrogênio, mas não apresentam os comportamentos anômalos de propriedades termodinâmicas, cinéticas ou estruturais que se observam na água. A resposta para a aparente diferença entre a água e os demais líquidos que formam ligações de hidrogênio é que, com a exceção da água, nenhuma das moléculas que formam ligações de hidrogênio pode formar quatro ligações por não poderem perder ou receber hidrogênios ou devido a efeitos estéricos em resíduos volumosos. Na água, uma ordem tetraédrica devida às quatro ligações de hidrogênio leva a uma estrutura aberta e a uma rede de ligações tridimensional, que contrasta com as estruturas mais unidas de líquidos simples. Há uma grande semelhança entre a água e a sílica em seu comportamento anômalo, apesar de a água ser um líquido que tem uma rede de ligações de hidrogênio e a sílica ter uma rede covalente com um ponto de fusão muito alto. Uma razão pela qual a água é apropriada para a vida é a de que suas propriedades únicas aparecem num regime de temperatura compatível com processos biológicos diversos, como ahidratação.

Acredita-se que as ligações de hidrogênio na água se devem em grande parte a forças eletrostáticas e alguma parcela de covalência. A natureza parcialmente covalente das ligações de hidrogênio, prevista por Linus Pauling na década de 1930, ainda não foi provada conclusivamente por experimentos e cálculos teóricos.

Propriedades quânticas da água molecular

Apesar de a fórmula molecular da água ser geralmente considerada um resultado estável pela termodinâmica molecular, trabalhos recentes iniciados em 1995 mostraram que, em certas escalas, a água pode se comportar mais como H3/2O que como H2O no nível quântico.21 Esse resultado pode ter ramificações significativas no que tange às ligações de hidrogênio em sistemasbiológicos, químicos e físicos. O experimento mostra que, quando se chocam com a água, nêutrons e elétrons se espalham de uma maneira que indica que são afetados numa razão de 1,5/1 dohidrogênio para o oxigênio, respectivamente. Entretanto, a escala de tempo dessa resposta só é observada na região dos attossegundos (10−18 s) e, assim, ela só é relevante em sistemascinéticos e dinâmicos altamente resolvidos.

Água pesada e isotopólogos da água

O hidrogênio tem três isótopos. O mais comum, presente em mais de 95% do total de água, tem um próton e nenhum nêutron. Um segundo isótopo, o deutério (abreviado "D"), tem um próton e um nêutron. A água com deutério, D2O, também é conhecida como água pesada e é usada em reatores nucleares como moderador de nêutrons. O terceiro isótopo, o trítio (abreviado "T"), tem um próton e dois nêutrons e é radioativo, com uma meia-vida de 12,32 anos. A água com trítio, T2O, ocorre na natureza apenas em diminutas quantidades, sendo produzida primariamente em reações nucleares causadas por raios cósmicos na atmosfera. D2O é estável, mas difere da H2O por ser mais densa — daí o termo "água pesada" — e por outras tantas propriedades físicas ligeiramente diferentes da "água leve" comum, com 1H. D2O ocorre naturalmente na água comum em concentrações muito baixas. O consumo de D2O pura isolada pode afetar processos bioquímicos — a ingestão de grandes quantidades prejudica o funcionamento dos rins e do sistema nervoso central. Entretanto, deve-se consumir uma quantidade muito grande de água pesada para que surja algum nível de toxicidade, e quantidades menores podem ser consumidas sem nenhum efeito danoso.

Cor

Grandes corpos de água mostram a cor intrínseca da água.

Embora pequenas quantidades de água pareçam transparentes a olho nu, a água é composto químico de coloração levemente azulada. Ao contrário da ideia popular, a água possui uma cor intrínseca que se deve ao espectro seletivo de absorção da luz. 

O fato de água ser quase transparente à luz visível é fundamental para a fotossíntese no ambiente aquático. 

Ver também

Água destilada

• Dureza da água
• Energia azul
• Hidrodinâmica
• Viscosidade da água