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10 propriedades da água que você precisa conhecer

Formada por um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio, a água é um elemento essencial para a vida na Terra. Descubra quais são suas principais propriedades e como estão presentes no dia a dia

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A água existe em abundância no planeta Terra e é vital para o funcionamento de diversos sistemas biológicos. Assim, conhecer as principais propriedades da água é fundamental para entender como esses ciclos ocorrem e se perpetuam.

Por isso, neste blog, vamos explorar 10 propriedades da água e de que forma são estudadas em áreas como a Química, a Biologia e as Ciências Ambientais. Bora conferir?

10 propriedades da água que você precisa conhecer

Primeiramente, precisamos entender a estrutura da molécula de água. Ela possui um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio, e polaridade devido à diferença das eletronegatividades dos átomos, resultando na formação de dipolos elétricos.

O oxigênio é o elemento mais eletronegativo da molécula, portanto, tem uma maior afinidade pelos elétrons compartilhados na ligação covalente que forma a molécula.

Ilustração da molécula da água com um oxigênio de carga negativa e dois hidrogênios de cargas positivas
Ilustração da molécula de água (Imagem: Adobe Stock)

Por causa da diferença de eletronegatividade, os elétrons da ligação passam mais tempo em volta do oxigênio do que dos hidrogênios, resultando em uma carga parcial negativa (δ-) no oxigênio e cargas parciais positivas (δ+) nos hidrogênios.

Agora que você já entendeu um pouco mais sobre a estrutura, é hora de conhecer as principais propriedades da água. Vamos lá?

1. Ponto triplo

Quando a água coexiste simultaneamente nos três estados físicos: sólido, líquido e gasoso, dizemos que ela atingiu seu ponto triplo. Para que ela alcance esse ponto, é necessário que esteja em equilíbrio térmico e de pressão, sob condições muito específicas.

A água pode coexistir nas três fases a uma temperatura de 0,01 ºC (273,16 K) e uma pressão de 611,657 Pa (0,0060365 atm), de maneira estável, sem que ocorra mudança de fase.

Imagem do diagrama do ponto triplo da água. Gráfico de temperatura em graus celsius por pressão em bar
Diagrama do ponto triplo da água (Imagem: Adobe Stock)

O ponto triplo da água é utilizado como referência para a definição da escala internacional de temperatura, conhecida como Kelvin (K), onde 273,16 K é definido como 0,01 ºC. Além disso, também é usado em calibrações de instrumentos de medição de temperatura.

🔬 O ponto triplo da água é uma condição muito precisa e sensível às variações de temperatura e pressão. Portanto, é necessário um controle cuidadoso desses parâmetros para garantir sua estabilidade durante experimentos e calibrações.

2. Adesão e coesão

Duas propriedades da água importantes são a adesão e a coesão, e ambas desempenham um papel fundamental em diversos aspectos da Biologia e da Química.

A coesão é uma tendência que as moléculas de água têm de se unirem umas às outras. Elas possuem essa característica devido às pontes de hidrogênio que ocorrem entre um átomo de hidrogênio de uma molécula e o átomo de oxigênio de outra.

Essa propriedade é responsável por fenômenos como a tensão superficial da água, que permite que insetos, como mosquito d'água, caminhem sobre a superfície sem afundarem.

Mosquito sobre a superfície da água
Mosquito sobre a superfície da água (Imagem: Reprodução/Wikimedia Commons)

Já a adesão da água é a propriedade que se refere à capacidade da água de ligar-se a outras substâncias. Isso ocorre porque a água é um solvente polar, podendo interagir com outras substâncias polares ou com grupos funcionais polares presentes nas moléculas de outras substâncias.

Por exemplo, a água pode aderir às superfícies de materiais como o vidro, papel ou solo, ou até mesmo às folhas de plantas. Isso é evidente quando a água molha esses materiais, formando uma fina camada de líquido sobre suas superfícies.

👉 Leia também: Ciclo da água: o que é, como acontece e resumo completo

3. Polaridade

Uma das características mais importantes que a molécula de água possui é a sua polaridade, pois desempenha um papel fundamental em uma variedade de processos e fenômenos em nosso planeta.

Como aprendemos, a formação da molécula se dá por dois átomos de hidrogênio (H) e um átomo de oxigênio (O), que se ligam através de ligações covalentes. A polaridade da água surge devido à diferença na eletronegatividade entre o oxigênio e o hidrogênio.

O oxigênio atrai mais fortemente os elétrons compartilhados na ligação covalente por ser o elemento mais eletronegativo da molécula. Essa distribuição desigual de cargas na molécula de água confere-lhe uma polaridade.

Ilustração da molécula da água com um oxigênio de carga negativa e dois hidrogênios de cargas positivas
Polaridade da molécula de água (Imagem: Adobe Stock)

Em outras palavras, a água se comporta como um dipolo elétrico, com uma extremidade positiva (onde os átomos de hidrogênio estão localizados) e uma extremidade negativa (onde está o oxigênio).

A polaridade da água é fundamental para várias de suas propriedades, como a capacidade de dissolver substâncias polares e iônicas, na formação de pontes de hidrogênio, nas propriedades de adesão e coesão e também na atuação como solvente universal.

4. Tensão superficial

Vimos que a tensão superficial é resultante das fortes forças de coesão. Esse fenômeno acontece porque, na superfície da água, as moléculas estão sujeitas às forças de atração provenientes apenas de moléculas vizinhas abaixo e ao lado delas, mas não acima.

Como resultado, as moléculas na superfície experimentam uma força líquida que as puxa para baixo e para os lados, mas não para cima. Isso cria uma "pele" na superfície da água que tende a minimizar a área superficial, formando uma espécie de "membrana" esticada sobre ela.

Gotas de água
Formação de gotas devido à tensão superficial (Imagem: Adobe Stock)

A tensão superficial da água é responsável por fenômenos como capacidade de formar gotas e bolhas, ascensão da seiva nas plantas e sustentação de objetos leves na superfície.

5. Solvente universal

A água possui uma capacidade de dissolver uma ampla variedade de substâncias devido à sua polaridade e, por isso, é frequentemente chamada de “solvente universal”.

Como mencionado anteriormente, a molécula de água é polar, com uma extremidade positiva (átomos de hidrogênio) e uma extremidade negativa (átomo de oxigênio). Isso permite que interaja com outras substâncias ou grupos funcionais polares.

Ao entrar em contato com uma substância, as moléculas de água rodeiam as moléculas dessa substância, separando-as e interagindo com elas por meio de forças de atração. Caso a substância tenha caráter polar ou iônico, as moléculas de água conseguem rodear e dissolver os íons ou grupos polares, facilitando sua dispersão na solução.

A água pode dissolver uma variedade de substâncias, incluindo sais, açúcares, ácidos, bases, gases e alguns compostos orgânicos e inorgânicos. Além disso, atua como um meio de reação em muitas reações químicas, fornecendo um ambiente aquoso onde as substâncias podem interagir e reagir entre si.

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6. Densidade

A densidade da água é uma propriedade física importante que descreve a quantidade de massa contida em um determinado volume de água.

Em condições normais de temperatura e pressão (CNTP), a densidade da água líquida é de aproximadamente 1,0 g/cm³ (ou 1000 kg/m³). Isso significa que 1 litro de água tem aproximadamente 1000 gramas, de massa.

Entre os fatores que afetam a densidade da água, estão a temperatura e a pressão: à medida que a temperatura aumenta, a densidade da água diminui e a densidade aumenta conforme a temperatura diminui.

Isso ocorre devido ao comportamento anômalo que a água possui, que faz com que atinja sua densidade máxima a uma temperatura de aproximadamente 4 ºC. Nessa temperatura, a água se encontra em seu estado mais denso.

Quando a temperatura da água está abaixo de 4°C, a água começa a se expandir e sua densidade diminui. Isso é devido à formação de ligações de hidrogênio entre as moléculas de água, que se tornam mais estáveis à medida que a temperatura reduz.

Quando a água se encontra no estado sólido, em forma de gelo, sua densidade é relativamente menor do que no estado líquido. Isso ocorre porque as moléculas estão dispostas em uma estrutura cristalina aberta, o que faz com que o gelo seja menos denso do que a água líquida. Por esse motivo, o gelo flutua.

Copo de vidro com cubos de gelo flutuando na água
Gelo flutuando na água por ter menor densidade (Imagem: Adobe Stock)

7. pH

Para medir a acidez e basicidade de uma solução aquosa utiliza-se o pH, determinado pela concentração de íons de hidrogênio (H+) presentes na solução.

Quando a água está em equilíbrio, possui um pH neutro, definido como 7. Isso significa que a concentração dos íons de hidrogênio e a concentração dos íons hidróxido (OH-) são iguais. Assim, a solução não será nem ácida e nem básica. Porém, o pH da água pode variar dependendo das substâncias dissolvidas nela e das condições ambientais.

Quando a água é exposta a certas substâncias, como ácidos ou bases, o equilíbrio entre os íons hidrogênio e hidróxido pode ser perturbado, alterando o pH da solução:

  • se a concentração de íons hidrogênio aumenta, a solução se torna ácida e o pH diminui;
  • se a concentração de íons hidrogênio diminui e a concentração de íons hidróxido aumenta, a solução se torna básica e o pH aumenta.

🚰 O controle do pH é essencial para garantir a eficiência e a segurança dos processos. Nas estações de tratamento de água, por exemplo, o ajuste do pH pode ser necessário para remover contaminantes e impedir a corrosão de tubulações e equipamentos.

8. Capacidade tamponante

Muitas reações químicas dependem de um pH estável para ocorrerem de maneira eficiente e segura. A capacidade tamponante refere-se à capacidade de resistir a mudanças significativas no pH quando há a adição de ácidos ou bases.

A água é um exemplo de sistema tampão muito fraco, pois sua capacidade de resistir a alterações no pH é limitada. Porém, a água pode se tornar um sistema tampão de maior eficácia quando em solução com certos ácidos ou bases fracos.

A capacidade tamponante da água é atribuída à presença de íons hidrogênio (H⁺) e íons hidróxido (OH⁻) resultantes da dissociação da água. Quando um ácido fraco é adicionado à água, ele doa íons H⁺, mas esses íons são rapidamente neutralizados pela água, formando novamente água.

Da mesma forma, quando uma base fraca é adicionada à água, ela aceita íons H⁺ da água, mas esses íons são rapidamente regenerados a partir da água. Essa capacidade de auto-regeneração dos íons H⁺ e OH⁻ ajuda a manter o pH relativamente estável.

9. Comportamento anômalo

O comportamento anômalo da água refere-se a uma série de propriedades incomuns que a água exibe em comparação com outras substâncias químicas. Vejamos alguns abaixo:

  • Expansão ao congelar: diferente de muitas substâncias, a água se expande ao congelar. Dessa forma, sua densidade é menor do que no seu estado líquido;
  • Alto calor específico: a água tem um calor específico muito alto em comparação com outras substâncias. Isso significa que ela pode absorver e armazenar grandes quantidades de calor sem experimentar uma mudança significativa na temperatura;
  • Alto calor de vaporização: a água requer uma quantidade considerável de energia para vaporizar devido às pontes de hidrogênio entre suas moléculas. Isso contribui para a estabilidade climática e também é aproveitado em sistemas de resfriamento evaporativo.

10. Reatividade química

A água é uma substância química altamente reativa devido à sua capacidade de atuar como um solvente e participar de uma variedade de reações químicas.

Algumas das formas que a água pode mostrar sua reatividade são em hidrólises, reações de neutralização, ionização, formação de pontes de hidrogênio, reações de oxirredução e reações de hidratação.

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Como as propriedades da água caem no Enem e nos vestibulares

De modo geral, os vestibulares e o Enem não cobram as propriedades da água por si próprias, conhecê-las ajudará a resolver inúmeras questões de reações em soluções aquosas, de tratamento da água, densidade e diversos assuntos em que a água se torna crucial.

As questões que aparecem com mais frequência são sobre separações de misturas durante o tratamento de água. Vejamos alguns exemplos:

Exemplo de questão do Enem

(Enem 2022) A água bruta coletada de mananciais apresenta alto índice de sólidos suspensos, o que a deixa com um aspecto turvo. Para se obter uma água límpida e potável, ela deve passar por um processo de purificação numa estação de tratamento de água. Nesse processo, as principais etapas são, nesta ordem: coagulação, decantação, filtração, desinfecção e fluoretação.

Qual é a etapa de retirada de grande parte desses sólidos?

a) Coagulação.

b) Decantação.

c) Filtração.

d) Desinfecção.

e) Fluoretação.

Resposta: [B]
No tratamento de água captada de mananciais, a decantação (separação de material sólido pela ação da gravidade) é a etapa que retira grande parte do material sólido da água bruta coletada.

Exemplo de questão do vestibular

(Uea 2023) A água deve ser tratada para eliminar qualquer tipo de contaminação e evitar a transmissão de doenças, o que a torna potável. O tratamento da água consiste em um conjunto de procedimentos químicos, por exemplo, a adição de alcalinizantes (correção do pH), como o carbonato de sódio, e de coagulantes (remoção de sólidos suspensos), como o FeCl3. São realizados também procedimentos físicos para que a água fique em condições adequadas para ser consumida.

A fórmula química do carbonato de sódio, o alcalinizante, e o nome do FeCl3, o coagulante, citados no excerto para o tratamento da água são, respectivamente,

a) Na2CO3 e tricloreto de ferro(III).

b) Na2CO3 e cloreto férrico.

c) Na3CO2 e cloreto de ferro(III).

d) Na2CO3 e cloreto ferroso.

e) NaCO2 e tricloreto férrico.

Resposta: [B]
O tratamento da água consiste num conjunto de procedimentos químicos, por exemplo, a adição de alcalinizantes, que fazem a correção do pH diminuindo a acidez da água, como o carbonato de sódio (Na2CO3), e de coagulantes, responsáveis pela remoção de sólidos suspensos, como o cloreto de ferro (III) (FeCl3).

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Helena Cruz

Analista Pedagógica de Química do Aprova Total. Licenciada em Química pela UFSC.

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Analista Pedagógica de Química do Aprova Total. Licenciada em Química pela UFSC.

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