Por que a água é vital para os seres vivos?

Para o filósofo Tales, nascido em Mileto por volta de 640 a.C., a água era a matéria básica ou o elemento a partir do qual se formavam todos os outros. Ele dizia que a Terra era um disco que flutuava na água, sendo que nesta estava a origem de toda a vida. Assim, os seres vivos apareceram na Terra quando o Sol a secou e os mares libertaram os tesouros de seu interior. Estas antigas teorias foram revistas, mas ainda hoje a água continua sendo necessária à vida das células animais e vegetais. Basta que o conteúdo de água caia 20% para provocar a morte dos tecidos.

1. Estrutura e composição
A água é formada por um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio. Os hidrogênios estão unidos ao oxigênio por meio de uma ligação covalente. O oxigênio possui seis elétrons em seu nível mais externo e o hidrogênio possui um. Quando cada hidrogênio compartilha seu único elétron com um do oxigênio, cumpre-se a regra do octeto de Lewis. O hidrogênio possuirá dois elétrons, como o hélio, o gás nobre mais próximo, e o oxigênio oito, sendo seis próprios e dois compartilhados (um de cada hidrogênio).

1a. Forma geométrica
A água possui uma forma angular. Se traçarmos uma linha imaginária unindo o centro do átomo de oxigênio ao centro de cada um dos átomos de hidrogênio, obteremos um ângulo de aproximadamente 105°, isto é, um pouco maior que o ângulo reto (90°), que era o esperado pelos químicos. Muitas teorias tentam explicar essa diferença de 15°.

1b. Polaridade
O oxigênio atrai os elétrons compartilhados com mais força que os hidrogênios, pois é mais eletronegativo. Esse fenômeno faz com que os elétrons fiquem mais próximos do oxigênio que dos hidrogênios. O oxigênio fica mais negativo que os hidrogênios.

Essa polaridade está relacionada às propriedades físicas da água, como Ponto de Fusão (PF), Ponto de Ebulição (PE), mais altos do que os previstos pela teoria, e a capacidade de dissolver sólidos iônicos.

2. Propriedades físicas e químicas da água

A água, em seu estado natural mais comum, é um líquido transparente, sem sabor e sem cheiro, mas que assume a cor azul-esverdeada em lugares profundos. Possui uma densidade máxima de 1 g/cm³ a 4°C e seu calor específico é de uma caloria por grama e por grau. No estado sólido, sua densidade diminui até 0,92 g/cm³, mas são conhecidos gelos formados sob pressão que são mais pesados que a água liqüída. Suas temperaturas de fusão e ebulição à pressão de uma atmosfera são de 0 e 100°C, respectivamente, muito superiores às temperaturas de fusão e ebulição de outros compostos parecidos com a água. Ela é um composto estável que não se decompõe em seus elementos até 1.300°. Reage com os metais alcalinos (Li, Na, K, Rb e Cs) formando uma base e desprendendo hidrogênio: Na + H₂O NaOH + H₂. Reage com alguns óxidos metálicos para formar hidróxidos CaO + H₂O Ca(OH)₂, e com os não-metálicos para formar ácidos, SO₂ + H₂O H₂SO₃.

3. A água como solvente
A água dissolve muitos corpos sólidos, líquidos e gasosos, especialmente ácidos e sólidos iônicos. Alguns compostos de carbono também se dissolvem na água, como o álcool, o açúcar ou a uréia, mas a maioria dos outros compostos é insolúvel em água, como é o caso do benzeno, das graxas, do petróleo ou da borracha.

3a. Água: solvente de substâncias iônicas
Por ser polar, a água aproxima-se dos íons que formam um composto iônico (sólido) pelo pólo de sinal contrário à carga do íon, conseguindo assim anular sua carga e desprendê-lo do resto do sólido. Uma vez separado do sólido, o íon é rodeado pela água, evitando que ele regresse ao sólido. Um exemplo claro é a ação da água sobre o NaCl (cloreto de sódio).

4. Água salgada
Em comparação com a água doce, a água dos mares e oceanos contém grandes quantidades de sais. A salinidade não é igual em todos eles. A maior é a do Mar Vermelho, com 39 gramas por litro, e a menor, a do Mar Báltico, com 30 gramas por litro. O cloreto de sódio (NaCl) corresponde a 77% dos sais contidos na água do mar, dando-lhe sabor salgado.
Já os 11% de cloreto de magnésio (MgCl₂) são responsáveis por seu sabor amargo.
A densidade da água do mar é superior à da água pura. No interior da Terra também encontram-se depósitos de água salgada, provenientes de antigos mares, cuja salinidade costuma ser superior a 40 gramas por litro.

4a. Os icebergs
Nos mares polares podem-se encontrar grandes massas de água doce gelada provenientes de geleiras que desembocam no mar.
Como o gelo tem uma densidade um pouco inferior à da água do mar, os icebergs flutuam e apenas um nono de seu volume emerge da superfície, o que representa grande perigo para a navegação.

5. Águas doces
São assim chamadas as águas terrestres que têm uma salinidade muito baixa. Sua principal fonte é a chuva, que é água quase pura, pois contém apenas uma pequena quantidade de oxigênio e de dióxido de carbono (CO₂) em solução.

As águas que possuem quantidades apreciáveis de sais de cálcio e de magnésio recebem o nome de águas duras. É que esses sais provocam uma reação, chamada precipitação, nos sabões e detergentes, que ficam "duros" (como se tivessem sapóleo). A formação dos precipitados provoca uma redução do tempo de vida de eletrodomésticos, como lavadoras de roupas ou de pratos, se não são tomadas as precauções adequadas (tratamento de água).

5a. Formação de estalactites
O carbonato de cálcio é insolúvel em água, mas o bicarbonato de cálcio é bastante solúvel. Quando as águas subterrâneas, com dióxido de carbono dissolvido, passam por um terreno contendo carbonato de cálcio, ocorre a reação de formação do bicarbonato, que é levado pelas águas. Tal reação é expressa por:

CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2

Se essa água gotejar do teto de uma caverna, à medida que a pressão no local vai diminuindo se dá a evaporação e ocorre a reação contrária, que origina o carbonato de cálcio: Ca(HCO₃)₂ CaCO₃ + CO₂ + H₂O. Depositado nas gotas do teto, o carbonato de cálcio forma uma coluna que vai se alongando em direção ao chão, chamada estalactite. A estalactite goteja porque tem um canal central por onde a água circula. O carbonato de cálcio contido nas gotas que caem no solo faz crescer outra coluna, mais achatada, chamada estalagmite. Essas duas colunas podem juntar-se, formando pilares.

6. Ciclo hidrológico
O volume de água existente na Terra é praticamente constante, mas está em contínuo movimento graças à ação do calor do Sol e da força da gravidade.

As nuvens são levadas pelo vento. Se em seu percurso passam por zonas mais frias, suas gotas ou os cristais se unem e caem, por ação da gravidade, na forma de chuva, neve ou granizo. No chão, a maior parte da água caída regressa ao mar pelo subsolo ou pela superfície, formando os rios.

7. Contaminação da água
O homem usa a água para satisfazer necessidades domésticas, agrícolas e industriais, como meio de transporte e destino de resíduos. Em quantidades pequenas, os resíduos são decompostos pela ação dos microorganismos. A quantidade excessiva deles provoca uma degradação das bacias fluviais e das costas, impossibilitando a vida nessas águas.

7a. A contaminação
Pode vir do campo em sua dupla vertente: a pecuária e a agricultura. A grande concentração humana nas cidades também é responsável por uma parte importante da contaminação.
Ali surgem as cloacas, verdadeiros rios de esgoto que arrastam resíduos sólidos. A principal e mais perigosa fonte de contaminação são as indústrias, que despejam seus resíduos nas águas.

Processo de potabilização da água

8. Tratamento da água
A água destinada ao consumo humano deve passar por um processo de potabilização. Para tal, é submetida a uma complexa e dispendiosa série de manipulações para garantir a ausência de partículas sólidas (filtração), inclusive em suspensão (adição de substâncias floculantes e decantação), evitar os maus cheiros e sabores (filtros de carvão) e eliminar os microorganismos (cloração) antes de chegar a nossos lares.

Glossário

Calor específico: calor necessário para aumentar em um grau centígrado a temperatura de um grama de substância.
Caloria: calor necessário para aumentar em um grau centígrado a temperatura de um grama de água.
Cloração: adição de cloro.
Decantação: separação, por gravidade, de impurezas sólidas contidas em um líquido.
Floculante: que possui a propriedade de agrupar em grânulos as partículas sólidas de uma suspensão.
Potabilização: conjunto de tratamentos físicos, químicos e biológicos aos quais se submete a água para torná-la potável, isto é, apta para o consumo humano.
Precipitação: processo em que se forma um sólido insolúvel numa solução.