Água - Solvente Universal

Água - Solvente Universal

• A água é uma substância química composta de hidrogênio e oxigênio, sendo essencial para todas as formas conhecidas de vida na Terra.

A água é muitas vezes chamada de “solvente universal” porque ela consegue dissolver uma quantidade muito grande de solutos. No entanto, a solubilidade dos materiais em água não ocorre da mesma forma. Veja algumas possibilidades:

Infinitamente solúveis: 

O álcool é um exemplo de material que se dissolve na água independente da quantidade adicionada;

• Solúveis: O sal se dissolve na água, mas para cada temperatura ele possui um coeficiente de solubilidade, isto é, uma quantidade máxima de sal que será dissolvida em determinada quantidade de água, chegando ao ponto de saturação. Qualquer quantidade de sal acima desse coeficiente que for adicionada à água, mesmo sob agitação, irá se depositar no fundo do recipiente, sendo chamada de precipitado, corpo de fundo ou corpo de chão;
• Pouco solúveis: São aqueles materiais que se dissolvem em pequena quantidade na água, sendo que a maioria forma um precipitado, como é o caso do café em pó;
• Insolúvel: O ferro não se dissolve em água em nenhuma proporção.

Além disso, a água não é o único solvente que existe. Todo material que dissolve outra substância é um solvente. Além disso, uma mesma substância possui diferentes solubilidades em diferentes solventes. Enquanto o sal é solúvel na água, ele é praticamente insolúvel na acetona ou no acetato de etila (solvente usado para remover esmaltes). Outro exemplo é que o álcool é solúvel tanto na água quanto na gasolina, mas a água e a gasolina não se misturam.

Soluto e solvente:

• É frequente associar a água apenas à sua forma ou estado líquido, mas a substância também possui um estado sólido, o gelo, e um estado gasoso, designado vapor de água.

Embora pequenas quantidades de água pareçam transparentes a olho nu, a água é um 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. 

• A água cobre 71% da superfície da Terra Na Terra, ela é encontrada principalmente nos oceanos, de acordo com Paulo Carvalho de Noronha. 1,6% encontra-se em aquíferos e 0,001% na atmosfera como vapor, nuvens (formadas de partículas de água sólida e líquida suspensas no ar) e precipitação. Os oceanos detêm 97% da água superficial, geleiras e calotas polares detêm 2,4%, e outros, como rios, lagos e lagoas detêm 0,6% da água do planeta. Uma pequena quantidade da água da Terra está contida dentro de organismos biológicos e de produtos manufaturados.

A água na Terra se move continuamente segundo um ciclo de evaporação e transpiração (evapotranspiração), precipitação e escoamento superficial, geralmente atingindo o mar. A evaporação e a transpiração contribuem para a precipitação sobre a terra.

• A água é essencial para os humanos e para as outras formas de vida. Ela age como reguladora de temperatura, diluidora de sólidos e transportadora de nutrientes e resíduos por entre os vários órgãos. Bebemos água para ajudar na diluição e funcionamento normal dos órgãos para em seguida ser eliminada pela urina e por evaporação nos poros, mantendo a temperatura corporal e eliminando resíduos solúveis, como sais e impurezas. As lágrimas são outro exemplo de eliminação de água.

Na indústria ela desempenha o mesmo papel de diluidora, transportadora e resfriadora nos vários processos de manufatura e transformações de insumos básicos em bens comerciais.

• O acesso à água potável tem melhorado continuamente e substancialmente nas últimas décadas em quase toda parte do mundo. Existe uma correlação clara entre o acesso à água potável e o PIB per capita de uma região. No entanto, alguns pesquisadores estimaram que em 2025 mais de metade da população mundial sofrerá com a falta de água potável. A água desempenha um papel importante na economia mundial, já que ela funciona como um solvente para uma grande variedade de substâncias químicas, além de facilitar a refrigeração industrial e o transporte. Cerca de 70% da água doce do mundo é consumida pela agricultura.

Propriedades físicas e químicas:

• Uma característica incomum da água é a sua dilatação anômala. Ela se contrai com a queda de temperatura, mas a partir de 4°C recomeça a se expandir, voltando a se contrair após sua solidificação. Isso explica porque a água congela primeiro na superfície, pois a água que atinge a temperatura de 0 °C se torna menos densa que a água a 4 °C, consequentemente ficando na superfície. Esse fenômeno também é importante para a manutenção da vida nas águas frias, pois faz com que a água a 4 °C fique no

Cerca de dois terços da superfície da Terra está coberta por água. Os cinco oceanos contêm 97,2% da água do planeta. O aglomerado de gelo do Antártico (região mais a sul do globo) contém cerca de 90% de toda a água potável existente no planeta. A água em forma de vapor pode ser vista nas nuvens, contribuindo para o albedo da Terra. 

• A água possui muitas propriedades incomuns que são críticas para a vida, nomeadamente é um excelente solvente e possui alta tensão superficial (0,07198 N m-1 a 25 °C). A água pura tem sua maior densidade a 3,984°C (999,972 kg/m³) e tem valores de densidade menor ao arrefecer que ao aquecer. Por ser uma substância estável na atmosfera, desempenha um papel importante como absorvente da radiação infravermelha, crucial na atenuação do efeito estufa da atmosfera. A água também possui um calor específico peculiarmente alto (75,327 J mol-1 K-1 a 25 °C), que desempenha um importante papel na regulação do clima global. 

A água dissolve vários tipos de substâncias polares e iônicas, como sais e açúcares, facilitando as interações químicas entre as diferentes substâncias fora e dentro dos organismos vivos, principalmente nos de metabolismo complexo.

• Apesar disso, algumas substâncias não se misturam bem com a água, entre elas os óleos, podendo ser classificadas como insolúveis e, em alguns casos, hidrofóbicas. As membranas celulares, compostas por lipídios e proteínas, levam vantagem das propriedades hidrofóbicas para controlar as interações entre os seus conteúdos e o meio externo.

A água é um composto polar pois os elétrons deslocam-se para perto do oxigênio (devido a sua alta eletronegatividade), portando o próton de hidrogênio (pouco eletronegativo) fica exposto. Exposição de cargas negativas perto do oxigênio e positivas perto do hidrogênio, fazendo assim a criação de polos. E devido ao somatório de suas cargas, a água é considerada polar sem carga, apesar de apresentar a distribuição de cargas igual.

Molécula de água

Fases:

• A água pode ser encontrada na natureza sob a forma sólida, líquida e gasosa (vapor de água). Este último, pode ser encontrado na atmosfera, proveniente da evaporação de mares, rios e lagos.A água pode mudar de estado físico como, por exemplo, ir do estado sólido para o estado líquido. Um exemplo disso é quando deixamos o gelo (estado sólido da água) fora da geladeira e ele derrete passando a líquido.

A mudança de estado sólido para líquido recebe o nome de fusão, enquanto que a do estado líquido para o sólido de solidificação. Do estado líquido para a forma vapor, temos o fenômeno de vaporização e, da forma de vapor para a líquida, de condensação ou liquefação. A evaporação da água no seu ciclo natural ocorre à temperatura ambiente e é lenta. O ponto de ebulição da água está relacionado à pressão atmosférica.

• As pontes de hidrogênio, presentes nas moléculas de água (em todas as suas fases), afastam as moléculas umas das outras. Porém na fase líquida se não fosse essa característica não seria possível a vida em águas de temperaturas muito baixas, a água iria se congelando de baixo para cima (pois seria mais densa do que é) fazendo a capa de gelo no fundo do lago/oceano/rio e toda a água se congelaria,matando os seres que ali moram.

Distribuição de água na natureza:

Água no universo:

• Grande parte da água do universo pode ser um subproduto de formação estelar. O nascimento das estrelas é acompanhado por um forte vento de gás e poeira. Quando esse fluxo de material impacta o gás circundante, as ondas de choque que são criadas comprimem e aquecem o gás, produzindo água.

A água tem sido detectada em nebulosas na nossa galáxia, a Via Láctea. Provavelmente existe água em abundância em outras galáxias porque os seus elementos, hidrogênio e oxigênio, estão entre os mais abundantes no universo. Por vezes, nuvens interestelares condensam em nébulas solares e sistema solares como o nosso.

Distribuição na Terra:

• A água cobre 71% da superfície da Terra, os oceanos contêm 97,2% da água da Terra. A camada de gelo da Antártida, que contém 90% de toda água doce da Terra, é visível na parte inferior. A água condensada na atmosfera pode ser observada como nuvens, contribuindo para o albedo da Terra.

A hidrologia é o estudo do movimento, distribuição e qualidade da água em toda a Terra. O estudo da distribuição de água é a hidrografia. O estudo da distribuição e circulação de águas subterrâneas é hidrogeologia, das geleiras é glaciologia, das águas interiores é limnologia e da distribuição dos oceanos é a oceanografia. A eco-hidrologia é o estudo dos processos ecológicos relacionados com hidrologia.

• O coletivo de massa de água encontrado sobre e abaixo da superfície de um planeta é chamado de hidrosfera. O volume aproximado de água na Terra é de 1 360 000 000 km³. A água subterrânea e doce são úteis ou potencialmente úteis para os seres humanos como recursos hídricos.

A água líquida é encontrada em corpos de água, como oceanos, mares, lagos, rios, riachos, canais, lagoas ou poças. A maioria da água na Terra é do mar. A água também está presente na atmosfera no estado sólido, líquido e gasoso. Também existem águas subterrâneas nos aquíferos.

• A água é importante em muitos processos geológicos. As águas subterrâneas são onipresentes nas rochas e a pressão da água subterrânea afeta os padrões de falhas geológicas. A água no manto é responsável pela fusão que produz vulcões em zonas de subducção. Na superfície da Terra, a água é importante em ambos os processos químicos e físicos de meteorização. A água, tanto no estado líquido, como, em menor escala, no estado sólido (gelo), é também responsável pelo transporte de uma grande quantidade de sedimentos que ocorre na superfície da terra. A deposição de sedimentos transportados formam muitos tipos de rochas sedimentares, que compõem o registro geológico da história da Terra.

Ciclo hidrológico:

O ciclo da água, conhecido cientificamente como o ciclo hidrológico, refere-se à troca contínua de água na hidrosfera, entre a atmosfera, a água do solo, águas superficiais, subterrâneas e das plantas. A água se move perpetuamente através de cada uma destas regiões no ciclo da água constituindo os seguintes processos de transferência:

• Evaporação dos oceanos e outros corpos de água no ar e transpiração das plantas terrestres e animais para o ar.
• Precipitação, pela condensação do vapor de água do ar, que cai na terra ou no mar.
• Escoamento da terra geralmente atingem o mar.

A maior parte do vapor de água sobre os oceanos retorna aos oceanos, mas os ventos transportam o vapor de água para a terra com a mesma taxa de escoamento para o mar, a cerca de 36 t por ano. Sobre a terra, a evaporação e transpiração contribuem com outros 71 t de água por ano. A chuva, com uma taxa de 107 t por ano sobre a terra, tem várias formas: mais comumente chuva, neve e granizo, com alguma contribuição em nevoeiros e orvalho. A água condensada no ar também podem refratar a luz solar para produzir um arco-íris.

• O escoamento das águas, muitas vezes recolhe mais de bacias hidrográficas que correm para os rios. Um modelo matemático utilizado para simular o fluxo de um rio ou córrego e calcular os parâmetros de qualidade da água é o modelo de transporte hidrológico. Parte da água é desviada para irrigação. Rios e mares são importantes para viagens e para o comércio. Através da erosão, o escoamento molda o ambiente criando vales e deltas fluviais que fornecem um solo rico para o estabelecimento de centros de população. Uma inundação ocorre quando uma área de terra, geralmente de baixa altitude, é coberta com água; acontece quando um rio transborda das suas margens ou o mar invade a costa. A seca é um período de meses ou anos durante o qual uma região registra uma deficiência no seu abastecimento de água. Isto ocorre quando precipitação de uma região recebe níveis sistematicamente abaixo da média.

Água e os seres vivos:

• Todas as formas conhecidas de vida precisam de água. Os humanos consomem "água de beber" (água potável, ou seja, água compatível com as características de nosso corpo).

No corpo humano a água é o principal constituinte (entre 70% a 75%) e sua quantidade depende de vários fatores estabelecidos durante a vida do indivíduo, entre eles a idade, o sexo, a massa muscular, o aumento ou perda de peso, o tecido adiposo, e até mesmo a gravidez ou lactação. A água é um componente essencial para o bom funcionamento geral do organismo, ajudando em algumas funções vitais, tais como o controle de temperatura do corpo, por exemplo.

Água na religião:

• A água é considerada como purificadora na maioria das religiões, incluindo o Hinduísmo, Cristianismo, Judaísmo, Islamismo, Xintoísmo e Wicca. O exemplo do batismo nas igrejas cristãs é praticado com água, simbolizando o nascimento de um novo ser, purificado com remissão dos pecados. Verifica-se que, nas mitologias politeístas, os deuses vinculados à água — Yemanjá, Vishnu, Enki e Poseidon(Netuno), para citar alguns exemplos —, em regra, possuem mais seguidores, gozam de maior prestígio ou ocupam graduação mais elevada em relação às demais divindades representantes de outros fenômenos naturais.

Seguindo um princípio semelhante, em outras religiões, incluindo o Judaísmo e o Islamismo, é ministrado aos mortos um banho de água purificada, simbolizando a passagem para a nova vida espiritual eterna. Ainda no Islão, os fiéis apenas podem praticar as cinco orações diárias após a lavagem do corpo com água limpa, no ritual de ablução denominado abdesto (ou wudu). No Xintoísmo e na Wicca, a água é usada em quase todos os rituais de limpeza dos praticantes. Na Nova Versão Internacional da Bíblia, o termo "água" é mencionado 442 vezes.

• Na mitologia Celta, Sulis é a deusa das nascentes termais. No Hinduísmo, o rio Ganges (que pode estar completamente poluído dentro de um período relativamente curto de tempo, em parte pela crença hindu de que se um corpo for cremado e suas cinzas jogadas no rio, o falecido terá a salvação eterna, e em grande parte pelo despejo de resíduos químicos industriais no rio ) é personificado como uma deusa, enquanto que Sarasvati é referida como a deusa dos Vedas. A água é também um dos tatvas (cinco elementos básicos da natureza segundo o Hinduísmo, onde se incluem o fogo, a terra, o akasha e o ar). Em outras tradições, deuses e deusas são mencionados como patronos locais de nascentes, rios ou lagos, como no exemplo da mitologia grega e romana, onde Peneus era o deus do rio. Na religião Wicca a água é tida como um dos símbolos da Grande-Deusa, assim como o cálice e o caldeirão.

Água e filosofia:

• O antigo filósofo grego Empédocles, defendia que a água era um dos quatro elementos da natureza básicos, em conjunto com o fogo, terra e ar, sendo respeitada como a substância básica do Universo, denominada ylem. Nas antigas tradições chinesas, a água era um dos cinco elementos, em conjunto com a terra, o fogo, a madeira e o metal. Nas religiões neopagãs, como é o caso da Wicca, também existe a crença na existência de cinco elementos constituintes do Universo, sendo eles: o fogo, o ar, a água e a terra e o akasha (a manifestação da energia divina).

Poluição e contaminação:

• A poluição da água prejudica o seu uso, podendo atingir o homem de forma direta, pois ela é usada por este para ser bebida, higiene pessoal, lavagem de roupas e utensílios e, principalmente, para sua alimentação e dos animais domésticos. Além disso, abastece nossas cidades, sendo também utilizada nas indústrias e na irrigação agrícola. Por isso, a água deve ter aspecto limpo, pureza de gosto e estar isenta de micro-organismos patogênicos, o que é conseguido através do seu tratamento, desde da recolha nos rios até à chegada nas residências urbanas ou rurais. A água é considerada de boa qualidade quando apresenta menos de mil coliformes fecais e menos de dez micro-organismos patogênicos por litro (como aqueles causadores de verminoses, cólera, esquistossomose, febre tifoide, hepatite, leptospirose, poliomielite). Portanto, para a água se manter nessas condições, deve evitar-se sua contaminação por resíduos, sejam eles agrícolas (de natureza química ou orgânica), esgotos, resíduos industriais ou sedimentos provenientes da erosão.

Sobre a contaminação agrícola há a considerar os resíduos do uso de agrotóxicos (comum na agropecuária), que provêm de uma prática muitas vezes desnecessária ou intensiva nos campos, que envia grandes quantidades de substâncias tóxicas para os rios através das chuvas, o mesmo ocorrendo com a eliminação do esterco de animais criados em pastagens. No primeiro caso, há o uso de adubos, muitas vezes exagerado, que acabam por ser carregados pelas chuvas aos rios, acarretando o aumento de nutrientes nestes pontos; isso propicia a ocorrência de uma explosão de bactérias decompositoras que consomem oxigênio, contribuindo para diminuir a concentração do mesmo na água, produzindo sulfeto de hidrogênio, um gás de cheiro muito forte que é tóxico quando a concentração é elevada. Isso também afeta as formas superiores de vida animal e vegetal, que utilizam o oxigênio na respiração, além das bactérias aeróbicas, que são impedidas de decompor a matéria orgânica sem deixar odores nocivos através do consumo de oxigênio.

• Os resíduos gerados pelas indústrias, cidades e atividades agrícolas podem ser sólidos ou líquidos, tendo um potencial de poluição muito grande. As impurezas geradas pelas cidades, como resíduos, entulhos e produtos tóxicos são carregados para os rios com a ajuda das chuvas. Os resíduos líquidos podem carregar poluentes orgânicos que, em pequena quantidade, são mais fáceis de ser controlados do que os inorgânicos. As indústrias produzem grande quantidade de resíduos em seus processos, sendo uma parte retida pelas instalações de tratamento da própria indústria, que retêm tanto resíduos sólidos quanto líquidos, e a outra parte despejada no ambiente. No processo de tratamento dos resíduos também é produzido outro resíduo chamado chorume, um líquido que requer segundo tratamento e controle. As cidades podem ser ainda poluídas pelas enxurradas, pelo resíduos e pelo esgoto.

A poluição das águas pode aparecer de vários modos, incluindo a poluição térmica (descarga de efluentes as altas temperaturas), poluição física (descarga de material em suspensão), poluição biológica (descarga de bactérias patogênicas e vírus), e poluição química, que pode ocorrer por deficiência de oxigênio, toxidez e também eutrofização.

• A eutrofização é causada por alguns processos de decomposição que fazem aumentar o conteúdo de nutrientes, aumentando a produtividade biológica, permitindo proliferações periódicas de algas, que tornam a água turva e com isso podem causar deficiência de oxigênio pelo seu apodrecimento, aumentando sua toxicidade para os organismos que nela vivem (como os peixes, que aparecem mortos junto a espumas tóxicas).

A poluição de águas nos países ricos é resultado da forma como a sociedade consumista está organizada para produzir e desfrutar de sua riqueza, progresso material e bem-estar. Já nos países pobres, a poluição é resultado da pobreza e da ausência de educação de seus habitantes, que, assim, não têm base para exigir os seus direitos de cidadãos, o que só tende a prejudicá-los, pois esta omissão na reivindicação de seus direitos leva à impunidade às indústrias, que poluem cada vez mais, e aos governantes, que também se aproveitam da ausência da educação do povo e, em geral, fecham os olhos para a questão, como se tal poluição não atingisse também a eles. A Educação Ambiental vem justamente resgatar a cidadania para que o povo tome consciência da necessidade da preservação do meio ambiente, que influi diretamente na manutenção da sua qualidade de vida.

• Quanto maior é a qualidade da água de um rio, ou seja, quanto mais esforços forem feitos no sentido de que ela seja preservada (tendo como instrumento principal de conscientização da população a Educação Ambiental) , melhor e mais barato será o tratamento desta e, com isso, a população só terá a ganhar. Novas técnicas vem sendo desenvolvidas para permitir a reutilização da água no abastecimento público.

A água da distribuição pública em países desenvolvidos é tratada, sendo por isso normalmente muito boa para consumo e até mais controlada que a água engarrafada, sendo uma fonte mais ecológica e muito mais barata. Por vezes nalguns países a própria água engarrafada provém da torneira, sendo apenas filtrada. No entanto, normalmente nalguns países com problemas de poluição ou sem fácil acesso a água potável, pode suceder ser contaminada por substâncias químicas tóxicas ou por microrganismos prejudiciais à saúde pública. Mesmo algumas substâncias, consideradas indispensáveis ao consumo, podem ser tóxicas se a sua concentração for excessiva, como é o caso do flúor, que pode causar a fluorose. Pode ocorrer excesso de concentração cloro, flúor ou outras substâncias utilizadas no tratamento. No entanto, devido às baixas dosagens utilizadas no tratamento e ao controle do processo de tratamento esse tipo de ocorrência tende a ser pequeno.

• As formas mais comuns de contaminação decorrem da presença de poluentes ou de microrganismos despejados nos mananciais. Esse tipo de contaminação é mais frequente em localidades que não possuem tratamento de água, mas em alguns casos, podem ocorrer mesmo em água tratada, devido a falhas no processo de abastecimento ou pela presença de poluentes que não possam ser removidos pelo processo de tratamento normal.

Em muitos casos os contaminantes podem estar presentes mesmo em águas minerais engarrafadas — as fontes de água mineral podem encontrar-se em regiões sujeitas à presença de poluentes que se infiltram no lençol freático e, mesmo após a filtração das rochas, podem ainda estar presentes no ponto de coleta.

• Entre os contaminantes, podem ser encontradas bactérias, protozoários e fungos patogênicos, toxinas produzidas por algas ou por decomposição de animais ou resíduos (chorume) como os nitratos. Além disso, toda a espécie de compostos químicos que são agressivos à vida, decorrentes de despejos industriais, podem ocorrer, tais como fenóis, compostos clorados utilizado na indústria papeleira, hidrocarbonetos presentes em solventes e tintas e muitos outros. Enfim também podem ser encontrados Metais pesados dissolvidos na água, formando íons como crômio(VI), que são altamente cancerígenos e compostos de chumbo e de mercúrio, que podem provocar diversos tipos de doenças.

Embalagens de plástico:

• O plástico tem como matéria-prima o petróleo e o gás natural, dois recursos não renováveis. Para além disso, são usadas mais de 1,5 milhões de toneladas de plástico só para fabricar garrafas de água.

O plástico liberta algumas toxinas e, contrariamente ao que muitos pensam, algumas substâncias podem ser mais difíceis de controlar na garrafa do que na torneira, uma vez que estas se armazenam durante períodos mais longos e a temperaturas mais altas, aumentando até níveis tóxicos a concentração de microrganismos que em pequenas concentrações não são prejudiciais à saúde.

• Quando as garrafas de plástico não são recicladas, podem ir para aterros sanitários. O mundo está cheio de aterros sanitários e, como as garrafas de plástico se decompõem a uma velocidade muito baixa, permanecerão nos aterros por muitas centenas de anos. Atualmente o processo de reciclagem de resíduos movimenta uma grande indústria, evitando que este problema se acentue. Há, no entanto, deposição de garrafas de água em zonas mais inacessíveis à sociedade ocidental, o que se revela um problema de poluição grave.

Transporte e o problema ambiental:

• Um quarto da água engarrafada em todo o mundo é consumida fora do país de origem. O seu transporte é geralmente feito por caminhões e veículos de combustão interna através de rodovias. Esse tipo de transporte agrava o problema das emissões de dióxido de carbono. Os gases emitidos encontram-se entre as causas do aquecimento global e do efeito estufa. Ainda assim, cerca de 75% da água produzida é consumida à escala regional, limitando essas emissões nocivas.

Apesar do plástico ser um elemento reciclável, tanto a sua produção como até mesmo a sua reciclagem são poluentes, provocando danos no ambiente e sendo preferível evitar a sua utilização, exceto em situações necessárias, isto é, zonas sem água potável.

Os recursos hídricos, ainda que renováveis, são limitados. Dos 70% da água que compõem o planeta Terra, apenas 2,5% é doce.