UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA
INTERAÇÕES INTER E
INTRA MOLECULARES
ELISA MELLADO MATHEUS
GIOVANI OLIVEIRA CARVALHO
ISABELA ARTUSO LINS
LETÍCIA ADACHI DA SILVA
LUCAS VILANOVA VELOSO
PAULA GENTIL LOPES
LORENA
2018
ELISA MELLADO MATHEUS
GIOVANI OLIVEIRA CARVALHO
ISABELA ARTUSO LINS
LETÍCIA ADACHI DA SILVA
LUCAS VILANOVA VELOSO
PAULA GENTIL LOPES
INTERAÇÕES INTER E INTRA MOLECULARES
Trabalho apresentado como requisito
complementar à disciplina de Fenômenos de
Superfície, lecionada na Escola de Engenharia
de Lorena - USP aos alunos de graduação.
LORENA
2018
Lista de Figuras
Figura 1- Tabela de Eletronegatividade dos Elementos .......................................................................... 6
Figura 2 - Ligação Covalente Apolar do Cl2 ............................................................................................. 6
Figura 3 – Ligação covalente polar do H - Cl , sendo sigma a carga parcial. ........................................... 7
Figura 4 - Exemplo de uma ligação de van der waals. ............................................................................ 8
Figura 5- Interações envolvendo íons de sódio e cloreto com água ....................................................... 9
Figura 6 - Interação entre cátion e água ................................................................................................. 9
Figura 7 - Interação entre ânion e água ................................................................................................ 10
Figura 8 - Orientações possíveis para moléculas polares ..................................................................... 11
Figura 9 - Representação dos momentos dipolos e ângulos que regem a equação de dipolo-dipolo. 11
Figura 10 - Ligação de hidrogênio. ........................................................................................................ 12
Figura 11 – folha beta pregueada ......................................................................................................... 14
Figura 12 - hélice alfa ............................................................................................................................ 14
Figura 13 - estrutura terciária ............................................................................................................... 15
Figura 14 - estruturas tridimensionais da proteína ............................................................................... 15
Figura 15 - desnaturação de proteínas ................................................................................................. 16
Figura 16 - interações entre bases nitrogenadas .................................................................................. 17
Figura 17 - empilhamento de um segmento de DNA ............................................................................ 17
Figura 18 – Estrutura molecular da Azorrubina, responsável por conferir cor amarela aos alimentos.
Fonte: FELTRE (2005). ........................................................................................................................... 21
Sumário
1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................................. 5
1.1. Interações Intermoleculares ................................................................................................ 5
1.2. Polaridade .............................................................................................................................. 5
2. INTERAÇÕES DE VAN DER WAALS ...................................................................................... 7
3. INTERAÇÃO ÍON-DIPOLO ......................................................................................................... 9
4. INTERAÇÃO DIPOLO-DIPOLO ............................................................................................... 10
5. INTERAÇÃO DE HIDROGÊNIO .............................................................................................. 11
6. INTERAÇÕES ESTABILIZADORAS EM MACROMOLÉCULAS ....................................... 13
6.1. Proteínas .............................................................................................................................. 13
6.2. DNA ...................................................................................................................................... 16
7. APLICAÇÕES ............................................................................................................................. 18
7.1. Ciência Forense .................................................................................................................. 18
7.2. Ciências Biológicas ............................................................................................................ 18
7.3. Detergente ........................................................................................................................... 19
7.4. Silicose ................................................................................................................................. 19
7.5. Corantes em indústrias têxteis e alimentícias ................................................................ 20
7.6. Materiais Adesivos ............................................................................................................. 21
7.7. Hidrocarbonetos ................................................................................................................. 21
8. REFERÊNCIAS .......................................................................................................................... 22
5
1. INTRODUÇÃO
1.1. Interações Intermoleculares
As forças intermoleculares são forças que mantém as moléculas unidas umas com as
outras. Esse modelo foi proposto em 1873 pelo químico e físico holandês Diderik Van Der
Waals. De acordo com Van Der Waals, essas interações diferentes exercem grande influência
nos pontos de ebulição (PE) e fusão (PF) das substâncias e são constantemente observadas
em substâncias nos estados sólido e líquido. No estado gasoso as moléculas estão em
movimento constante e caótico e a força de atração entre elas é muito fraca, por isso não nos
referimos a esse estado quando tratamos de interações intermoleculares. À exceção dos
plasmas, toda a matéria é composta de átomos combinados em moléculas.
Uma vez que estas forças intermoleculares se originam do contato não reativo entre
duas moléculas, é natural pensarmos que as forças intermoleculares tenham um
comportamento que varie com o inverso da distância de separação entre as moléculas
interagentes, isto é, as interações serão mais fortes para pequenas distâncias de separação
entre as moléculas. Tal fato faz com que as interações intermoleculares possam ser
agrupadas em interações de curto alcance (aquelas que atuam a pequenas distâncias de
separação intermolecular) e interações de longo alcance, que atuam a grandes distâncias de
separação intermolecular (VAN WILEN; SONNTAG, 2004).
O termo ligação intermolecular também é seguidamente usado, mas não é adequado
pois as forças envolvidas não são da mesma intensidade que aquelas que produzem as
ligações químicas, que são forças intramoleculares. As atrações intermoleculares são
atrações entre uma molécula e uma molécula vizinha. Estas duas palavras são tão
confusamente similares que é mais seguro utilizar os termos seguintes: "ligações" para as
forças intramoleculares e “interações” para as forças intermoleculares.
1.2. Polaridade
Para se entender o conceito de polaridade (tanto a polaridade da molécula como um
todo, quanto das ligações especificamente), primeiramente é necessário se aprofundar no que
tange a eletronegatividade.
Quando um átomo atrai um par eletrônico para si com mais intensidade do que outro,
pode-se dizer que esse primeiro átomo é mais eletronegativo que o segundo.
Eletronegatividade é basicamente a tendência de um átomo em atrair elétrons compartilhados
com outro átomo. Quanto maior a tendência em atrair, maior sua eletronegatividade. Na tabela
6
periódica podemos observar um aumento considerável da eletronegatividade conforme se
desloca o elemento para cima e para a direita.
Figura 1- Tabela de Eletronegatividade dos Elementos
Ligações de átomos iguais configuram uma ligação apolar, pois não há um átomo mais
eletronegativo que o outro, ambos possuem a mesma afinidade. Um exemplo comum é o Cl2.
Figura 2 - Ligação Covalente Apolar do Cl2
Um exemplo muito comum seria a ligação de, sendo o cloro o átomo mais
eletronegativo que o hidrogênio (figura 1), puxando os elétrons para si tornando o átomo de
hidrogênio deficiente em elétrons. Essa diferença dá ao hidrogênio uma carga parcial positiva
e o cloro uma negativa, denominamos
esse molécula com dipolo ou que possui momento de dipolo (ESALQ, 2018).
7
Figura 3 – Ligação covalente polar do H - Cl , sendo sigma a carga parcial.
Assim, de modo geral, podemos caracterizar as ligações em 3 tipos:
1. “As ligações entre átomos com valores de eletronegatividade próximos são
ligações covalentes apolares” (ESALQ, 2018).
2. “Ligações entre átomos cujos valores de eletronegatividade diferem menos de
duas unidades são ligações covalentes polares” (ESALQ, 2018).
3. “Ligações entre átomos cujos valores diferem de duas ou mais unidades são
iônicas” (ESALQ, 2018).
2. INTERAÇÕES DE VAN DER WAALS
As interações do tipo Van der Waals, ou ligações dipolo instantâneo dipolo induzido, são
forças responsáveis por gerar retículos cristalinos entre moléculas apolares, átomos neutros,
gases nobres. Por não possuírem pólos muito fortes esse tipo de interação intermolecular é
considerada a mais fraca entre as demais, ou seja com menor energia de ligação. Esse tipo
de ligação também é formada nos líquidos e sólidos, entretanto, em função de sua fragilidade,
ela pode ser desconsiderada na presença de outros tipos de interação.
As ligações intermoleculares de moléculas polares são mais fortes que as
ligações de Van der Waals, podemos tomar o HCl e H2S como exemplo, que não formam
ligações de hidrogênio. Da mesma forma as ligações intermoleculares entre moléculas polar
e uma outra apolar também é mais forte, visto que a molécula polar induzirá polaridade na
molécula apolar (CALLISTER, 2000).
Uma enorme quantidade de propriedades e fenômenos físicos são explicado
com base na teoria de Van der Waals. Fenômenos de superfície, determinação da estrutura
e de propriedades de polímeros naturais e biológicos, determinação dos arranjos finais de
grupos de átomos nos sólidos são alguns dos exemplos que só foram possíveis serem
compreendidos a partir dos estudos feitos pelo físico holandês. As aplicações desse
conhecimento impactam as mais diversas áreas da tecnologia como produção de fármacos,
8
componentes nanométricos, circuitos elétricos, peças automobilísticas entre outros. Um outro
fato que pode ser explicado pela teoria de Van der Waals é o por que os gases reais se
afastam da lei dos gases perfeitos, e porque os gases inertes são capazes de se condensar
a uma determinada temperatura baixa.
Essas interações intermoleculares tem origem com o encurtamento do espaço
entre moléculas apolares, que geram uma assimetria em suas nuvens eletrônicas, formando
um dipolo que polariza as demais moléculas. Essa repulsão faz com que os elétrons se
movimentem, e assim, acumulem em determinada região da molécula formando um polo
negativo e a região oposta será o polo positivo, devido a sua carência de elétrons.
Diferentemente das ligações de hidrogênio que são direcionais, os dipolos formados pelas
ligações de Van der Waals são considerados flutuantes.
A partir desse dipolo criado, há uma orientação das duas moléculas no espaço,
fazendo com que a região com maior quantidade de elétrons de uma molécula fique voltada
para a região positiva da outra. Esse fenômeno prossegue de modo que cada molécula apolar,
na qual se formou um dipolo, induz outras moléculas a também formar dipolos, criando-se
assim uma pequena força de atração elétrica que sustenta os chamados cristais moleculares.
Figura 4 - Exemplo de uma ligação de van der waals.
9
3. INTERAÇÃO ÍON-DIPOLO
A interação íon-dipolo ocorre devida à atração eletrostática entre os íons positivos
(cátions) e a parte negativa da molécula do solvente e entre os íons negativos e a parte
positivas da molécula do solvente conforme ilustrado abaixo, para interações envolvendo os
íons sódio e cloreto com moléculas de água:
Figura 5- Interações envolvendo íons de sódio e cloreto com água
Quando o solvente utilizado é a água, diz-se que o íon está hidratado e, quando o
solvente é diferente diz-se que o íon está solvatado (BARBOSA,2004).
Quando estamos analisando a interação em relação a um cátion, vemos que a carga
parcial negativa do átomo de oxigênio da água irá se aproximar do cátion devido a sua carga
positiva, o primeiro conjunto de moléculas de água é denominada de primeira esfera de
hidratação (MEGAQUÍMICA, 2016).
Figura 6 - Interação entre cátion e água
Já quando temos a situação inversa (analisamos o ânion), os átomos de hidrogênios
com carga parcial positiva são atraídos para a carga negativa do ânion. Em relação ao ânion
também podemos notar que existe uma esfera de hidratação, representada pelo círculo
vermelho mais claro ao redor da primeira fileira de moléculas de água ao redor do ânion
(MEGAQUÍMICA, 2016).
10
Figura 7 - Interação entre ânion e água
A equação que rege essa interação é dada por:
Onde Z é a carga do íon, 𝝁 momento de dipolo, 𝙧 a distância entre os dipolos e 𝛆o a
permissividade elétrica no vácuo. Geralmente a energia dessa interação fica na ordem de
aproximadamente 15 kJ/mol, essa interação é uma das mais forte, pois temos a presença de
uma carga real (MEGAQUÍMICA, 2016).
4. INTERAÇÃO DIPOLO-DIPOLO
Diversas moléculas apresentam dipolos permanentes, ou seja, são constituídas de
átomos diferentes e na maioria das vezes os elétrons não são igualmente divididos entre eles
devido a diferença de eletronegatividade. Na fase condensada, essas moléculas interagem
entre si, como resultado da atração de extremidade positiva de uma molécula pela
extremidade negativa de outra (BARBOSA,2004). Essa interação pode ocorrer de duas
formas:
11
Figura 8 - Orientações possíveis para moléculas polares
A energia envolvida na interação dipolo-dipolo pode ser expressa pela equação:
Figura 9 - Representação dos momentos dipolos e ângulos que regem a equação de dipolo-dipolo.
Onde 𝘌 é o potencial, 𝛍 o momento dipolo das moléculas (a e b), 𝜀 constante dielétrica
do meio, 𝚹 orientação entre os dois dipolos e 𝙧 a distância entre os dipolos. Por essa equação
é possível notar que quanto mais polares forem as moléculas (maiores valores de momento
dipolo), mais forte será a interação entre elas. Também é possível notar que a interação
diminui sensivelmente com a distância entre as moléculas (BARBOSA,2004).
5. INTERAÇÃO DE HIDROGÊNIO
Ligação de hidrogênio é uma das forças intermoleculares mais fortes existentes que
surge, sempre, da interação entre um átomo de hidrogênio e um dos três elementos químicos
a seguir: flúor, oxigênio ou nitrogênio. Esta ligação acontece entre dipolos permanentes das
moléculas, onde o hidrogênio é o pólo permanente positivo e os três outros elementos citados
anteriormente, por serem muito eletronegativos, constituem os pólos negativos. Ela está
representada na figura a seguir:
12
Figura 10 - Ligação de hidrogênio.
Podem existir duas formas de interações, intramoleculares ou intermoleculares.
As intramoleculares ocorrem apenas entre os átomos de uma mesma molécula que estão
polarizados negativamente e positivamente. Já as intermoleculares ocorrem entre átomos de
diferentes moléculas.
Essas ligações têm grande importância principalmente na biologia, em moléculas
como DNA, proteínas, celulose, dentre outras. Os hidrogênios das moléculas interagem com
nitrogênio ou oxigênio presentes, formando ligações de hidrogênios em cadeias paralelas,
isso faz com que as moléculas adquiram formas características que atribuem funções distintas
a cada uma e confere o bom funcionamento delas dentro do corpo.
Além disso, a atuação da ligação de hidrogênio pode ser vista quando analisamos a
molécula de água, sua estrutura possui tanto interações de hidrogênio intermoleculares
quanto intramoleculares. Surgindo, então, uma quantidade de interação muito grande nas
moléculas de água entre si e, por isso, a água adquire uma propriedade chamada de tensão
superficial, que consiste na formação de uma película fina em sua superfície, sendo ela tão
intensa que alguns insetos conseguem andar sobre ela.
Essas ligações alteram diversas propriedades moleculares, dentre elas está o ponto
de ebulição e fusão, por exemplo. Como elas são mais fortes que as demais interações,
ocasionam o aumento da temperatura do ponto de ebulição, pois quanto maior a força de
interação molecular maior a dificuldade de quebra dessas ligações e, portanto, maior a
dificuldade da molécula em sofrer uma mudança de estado físico.
13
6. INTERAÇÕES ESTABILIZADORAS EM MACROMOLÉCULAS
Macromoléculas são estruturas imensas, possuindo ou não unidades repetitivas, que
são ligadas por ligações covalentes e possuem elevada massa molecular. A junção das
pequenas unidades repetitivas, chamadas monômeros, origina um polímero, que por sua vez,
constitui um vasto grupo de moléculas que pode ser dividido em dois outros grandes
subgrupos: os polímeros sintéticos, que não existem naturalmente na natureza, e os
biopolímeros, que são sintetizados pelos organismos. (BRUICE, 2006)
Essas macromoléculas possuem muitos sítios potenciais para ligações não
covalentes, como as previamente mencionadas nesse trabalho. São exemplo dessas
interações as ligações de hidrogênio, as interações iónicas, as interações hidrofóbicas, e as
interações de Van Der Waals. Essas são forças que, isoladas, possuem pequena intensidade.
No entanto, seus efeitos cumulativos são tão grandes que são responsáveis por estabilizar as
estruturas tridimensionais dessas macromoléculas. (NELSON; COX, 2014)
As principais interações intermoleculares que estão presentes na estabilização das
macromoléculas além das previamente explicadas são as interações hidrofóbicas e as pontes
de enxofre, ou ligações dissulfeto. Interações hidrofóbicas são nada mais que a interação
entre dois ou mais grupos apolares que se aproximam em detrimento a interações
intermoleculares hidrofílicas, ou seja, entre grupos polares, que estão ocorrendo no mesmo
meio. Já as ligações dissulfeto são ligações S-S que se originam da aproximação de
grupamentos tiol (-SH). Por se tratar de uma ligação covalente, essa última é
aproximadamente dez vezes mais forte que as demais interações. (SOUZA, 2018)
Veremos agora, alguns exemplos de macromoléculas e suas estruturas
tridimensionais para entendermos como essas interações estabilizam sua forma estrutural.
6.1. Proteínas
“No contexto da estrutura de proteínas, o termo estabilidade pode ser definido como a
tendência em manter a conformação nativa” (NELSON; COX, 2014), ou seja a conformação
funcional da proteína.
A estrutura de uma proteína é comumente definida em quatro níveis de complexidade:
1. Estrutura primária;
2. Estrutura secundária;
3. Estrutura terciária;
4. Estrutura quaternária.
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A estrutura primária da proteína é a sequência de aminoácidos que a compõe, e pode
ser determinada a partir da redução de todas as ligações dissulfeto e posterior análise do
número e tipo de aminoácidos presentes. (BRUICE, 2006)
Já a estrutura secundária, descreve a conformação do tipo de esqueleto apresentado
em diferentes segmentos ao longo da cadeia proteica, podendo ser do tipo hélice α ou folha
β pregueada. Os fatores que determinam qual estrutura secundária determinado segmento
apresentará é a polaridade da região, a quantidade de grupos peptídicos que participam de
ligações de hidrogênio, e a presença ou não de impedimento
estérico no seguimento, pois, todos esses são fatores que limitam
ou favorecem as possíveis conformações. Na conformação do tipo
hélice α, o esqueleto da cadeia peptídica enrola-se em torno do eixo
longitudinal da molécula garantindo sua estabilidade pela ligação de
hidrogênio que ocorre entre cada hidrogênio ligado a um nitrogênio
de amida e um oxigênio carbonílico de um aminoácido quatro
resíduos adiante, conforme a figura 11. Na conformação folha β
pregueada, a cadeia se
arranja em ziguezagues que se
assemelham a uma série de
pregas e que também são
estabilizas pela ligação de hidrogênio, no entanto, a
ligação de hidrogênio ocorre entre cadeias vizinhas, ou
entre diferentes seguimentos paralelos de uma mesma
cadeias, como mostrado na figura 12. (BRUICE, 2006)
O arranjo tridimensional de todos os átomos de uma
cadeia peptídica forma a estrutura tridimensional da
proteína. Cada interação intermolecular que ocorre na proteína confere maior estabilização
da molécula, e por isso, as proteínas tendem a maximizar as dobras que fazem em sua própria
estrutura, para aumentar a as interações estabilizantes. As interações intermoleculares que
ocorrem na estrutura terciária de uma proteína podem ser de diferentes tipos e entre diferentes
grupos, ou seja, ocorrem interações do tipo hidrofóbicas, eletrostáticas, ligações de hidrogênio
e ligações dissulfeto, podendo ser estas entre grupos peptídicos, entre grupos de cadeia
lateral, ou entre diferentes peptídicos. (BRUICE, 2006)
Figura 12 - hélice alfa
Figura 11 – folha beta pregueada
15
Figura 13 - estrutura terciária
Por fim, a estrutura quaternária de uma proteína define como cada subunidade de uma
cadeia peptídica está ordenada no espaço. (BRUICE, 2006)
Figura 14 - estruturas tridimensionais da proteína
A desnaturação de proteínas, causada por fatores como mudança brusca de pH,
presença de detergentes e outros solventes, e temperatura muito elevada, é um processo no
qual a proteína perde sua função. Esse fenômeno está diretamente ligado com as interações
intermoleculares presentes nessas macromoléculas pois a desnaturação é exatamente a
16
destruição da estrutura tridimensional específica da proteína. Ou seja, desnaturação de
proteínas é a quebra das ligações e interações responsáveis pela estabilização da
conformação molecular proteica. (BRUICE, 2006)
Figura 15 - desnaturação de proteínas
6.2. DNA
O DNA das células, outro tipo de macromolécula biopolimérica, é composto por duas
cadeias de ácidos nucleicos, ou seja, duas cadeias cujos esqueletos de cada uma são
formados por açúcares, grupos fosfatos e bases nitrogenadas. O que prende uma cadeia na
outra são as ligações de hidrogênio que existem entre as bases nitrogenadas de uma cadeia
com as bases nitrogenadas da outra cadeia. Estudos realizados por Erwin Chargaff
comprovam que as bases nitrogenadas do DNA sempre se combinam de uma forma
específica. A adenina se emparelha com a timina, e a guanina se emparelha com a citosina
obrigatoriamente. Esse emparelhamento específico é ditado pela interação intermolecular que
existe entre as bases, a ligação de hidrogênio. A adenina forma duas ligações de hidrogênio
ao se emparelhar com a timina, no entanto faria apenas uma ligação se fosse se emparelhar
com a citosina. Já a guanina forma três ligações de hidrogênio com a citosina, e formaria
somente uma se fosse se emparelhar com a timina. Dessa maneira, elas se emparelham da
forma que há mais interações moleculares entre elas, conferindo maior estabilidade à
estrutura. (BRUICE, 2006)
17
Figura 16 - interações entre bases nitrogenadas
As cadeias de DNA não são lineares, elas formam uma hélice em torno de um eixo,
que contem em seu interior as bases pareadas em um único plano e paralelas uma em relação
a outra. Essa estrutura é conhecida como dupla hélice. (BRUICE, 2006)
Não são apenas as ligações de hidrogênio que unem as cadeias da dupla hélice,
existem também as interações de Van der Waals conhecidas como interações de
empilhamento. Essas interações são responsáveis por conferir maior estabilidade à dupla
hélice do DNA e acontecem entre os dipolos mutuamente induzidos, dos pares de bases
adjacentes que giram levemente com relação ao próximo par de bases que está empilhados
um em cima do outro. (BRUICE, 2006)
Figura 17 - empilhamento de um segmento de DNA
18
7. APLICAÇÕES
Podemos perceber que há uma grande aplicabilidade das interações moleculares, que
envolvem desde a área de Engenharia Química, Biologia, Física e até a área de química
forense, devido as diversas possibilidades de interações que podem acontecer entre elas.
7.1. Ciência Forense
A ciência forense é uma área que envolve física, biologia, química, matemática e várias
outras ciências, para dar auxílio às investigações relativas à justiça civil e criminal. A
dermatolifia é o nome dado ao estudo dos “desenhos” existentes nas extremidades dos dedos,
na palma da mão, na sola e nos dedos dos pés. No entanto iremos focar no estudo da
datiloscopia, que se refere as digitais presentes na ponta dos dedos. Os profissionais em
datiloscopia são chamados de papiloscopistas, os quais têm a responsabilidade de realizar
os trabalhos de pesquisa nos arquivos datiloscópicos e comparar com as impressões digitais
em questão (CHEMELLO, 2006).
Para determinar a identidade de um indivíduo, utilizam-se diversos métodos químicos
que procuram relacionar o composto usado com as substâncias presentes nas digitais dos
seres humanos. Um exemplo de método relacionado com o trabalho apresentado é a “Técnica
do Pó”. Sendo a mais utilizada entre os peritos, a técnica do pó é usada quando as digitais
localizam-se em superfícies que possibilitam o decalque da impressão, ou seja, superfícies
lisas, não rugosas e não adsorventes. A técnica está baseada nas características físicas e
químicas do pó, do tipo de instrumento aplicador e principalmente, no cuidado e habilidade de
quem executa a atividade. Além dos pincéis, também pode ser utilizado spray de aerossol ou
através de um aparato eletrostático. Quando a impressão digital é recente, a água é o principal
composto no qual as partículas de pó aderem. À medida que o tempo passa, os compostos
oleosos, gordurosos ou sebáceos são os mais importantes. Esta interação entre os compostos
da impressão e o pó é de caráter elétrico, tipicamente forças de van der Waals e ligações de
hidrogênio (CHEMELLO, 2006).
7.2. Ciências Biológicas
Durante muito tempo houve várias pesquisas e suposições para o fato de lagartixas
conseguirem subir em superfícies com baixas rugosidades. Uma das muitas explicações foi
que ela possuíam miniventosas em suas patas, porém essa hipótese foi descartada após um
experimento em que se vazia vácuo durante o deslocamento das lagartixas em uma parede
e, mesmo assim, ela não perdia a sua capacidade de adesão à parede. Graças ao avanço
das técnicas de microscopia em escala manométrica, descobriu-se que as lagartixas
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possuíam em suas patas uma quantidade muito grande de fios muito pequenos. Como a
superfície desses fios é de substâncias apolares, a soma das forças de baixo poder de atração
contidas na enorme área superficial dos pelinhos de suas patas é suficiente para suportar o
peso da lagartixa e aderi-la à qualquer superfície, seja lisa ou rugosa. Entretanto, as forças
de baixo poder não são tão intensas o suficiente para mantê-la grudada na parede, permitindo
que a força de seus músculos puxe a pata e a grude novamente mais adiante (BERNARDES,
2018).
As moléculas de DNA, RNA e proteínas são mantidos em suas estruturas
tridimensionais através de interações intra e intermoleculares. Uma vez que a estrutura
tridimensional molecular é responsável pela atividade biológica específica destas moléculas,
percebe-se então a importância do entendimento de tais interações. Todos processos
orgânicos vitais estão relacionados com o reconhecimento molecular específico inter e
intramolecular (BERNARDES, 2018).
7.3. Detergente
Detergentes são substâncias que desempenham a função de remover impurezas de
superfícies sólidas por meios químicos. Detergência é o conjunto de teoria e prática dessa
ação. Espera-se que os detergentes sejam capazes de remover a sujeira de uma superfície
deslocando-a para o interior de um líquido (água), de solubilizar ou dispersar a sujeira para
impedir que ela volte a se depositar sobre a superfície sólida limpa e que sejam constituídos
de moléculas grandes dotadas de uma parte polar e de outra apolar. O grupo polar da
molécula dos detergentes interage com a água, enquanto a camada apolar da molécula do
detergente interage com a sujeira.
Ele pode agir sobre diferentes tipos de sujeira em uma superfície sólida: partículas de
pó, fuligem, óleo ou gorduras pouco polares ou apolares. As moléculas de detergente são
polares numa extremidade e apolares na outra. A parte polar é hidrófila e interage com a água.
A parte apolar é hidrófoba e deposita-se na superfície sólida em torno da sujeira. A sujeira é
mantida dispersa no meio da água e a superfície sólida é coberta por moléculas do detergente,
o que impede que a sujeira volte a se depositar sobre a superfície limpa (BERNARDES, 2018).
7.4. Silicose
Na área da indústria da cerâmica, vidros e aço, seus operários estão sujeitos a inalar
constantemente poeiras e resíduos dessas indústrias, podendo causar danos no organismo,
principalmente no pulmão, conhecida por pneumoconioses. Há dois tipos principais de
pneumoconioses: as não colágenas e as colágenas. As pneumoconioses não colágenas são
20
provocadas por poeiras de matérias não fibrosos, no entanto, os danos causados ao
organismo podem ser revertidos. As pneumoconioses colágenas são provocadas por poeiras
de materiais fibrosos como as de sílica(silicose) e de asbesto(asbestose) e causam danos
irreversíveis, como a destruição da estrutura alveolar, endurecimento das fibras colágenas do
estroma pulmonar e cicatrização permanente do pulmão (BERNARDES, 2018).
No caso da silicose, há muitas teorias para explicar como a sílica causa estes danos
no tecido pulmonar, a teoria mais aceita é que o pulmão contém células chamadas de
macrófagos, cuja função é capturar e digerir bactérias e partículas de poeira, por exemplo.
Esse macrófagos localizam, englobam e destroem esses corpos estranhos por ação
lisossômica, denominado também por fagocitose (BERNARDES, 2018).
A sílica, na sua forma cristalina, teria um efeito tóxico sobre os macrófagos, que se
auto digerem após terem fagocitado partículas de poeira dessa substância. A quebra dos
macrófagos pelo quartzo ocorreria em função da formação de pontes de hidrogênio entre os
grupos SiOH formados pela dissolução da sílica e átomos de oxigênio e nitrogênio que
compõem a estrutura lipoprotéica da membrana celular. A formação de pontes de hidrogênio
produz alteração dessa membrana, modificando sua permeabilidade. Essas alterações são
iniciadas quando as partículas de quartzo entram em contato com a membrana celular externa
do macrófago. E quando a partícula é englobada pelo macrófago, as alterações da membrana
interna provocam a liberação de enzimas que se espalham pelo citoplasma celular, levando à
auto digestão do macrófago.
Essa auto digestão do macrófago, induzida pelo quartzo, inicia uma série de reações
biológicas que levam à formação de uma lesão nodular característica, isto é, os macrófagos
lesados ou destruídos liberam um “fator fibrogênico” que endurece as fibras colágenas,
enrijecendo o tecido pulmonar, o que estimula outros macrófagos a ocuparem o lugar em que
havia o depósito de sílica (BERNARDES, 2018).
7.5. Corantes em indústrias têxteis e alimentícias
A industria de corantes é também muito vasta e procurada, há por volta de
10.000 tipos de corantes disponíveis, sendo que uma partes desses corantes são sintétivos,
compostos orgânicos complexos. A molécula do corante utilizada para o tingimento da fibra
têxtil, por exemplo, pode ser dividida entre o grupo cromóforo e a estrutura responsável pela
fixação à fibra. O grupo cromóforo mais usado mundialmente pertence à família dos
azocorantes, que apresentam ligação do tipo N = N, geralmente ligados a sistemas aromáticos
e que possuem boa solubilidade em água por possuir pelo menos um grupo SO3Na+ em sua
estrutura, otimizando as interações de hidrogênio (KUNZ et al., 2002). A Figura abaixo mostra
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o exemplo da Azorrubina, corante amarelo que é responsável por conferir cor amarela aos
alimentos e que contém um grupo azo em sua estrutura.
Figura 18 – Estrutura molecular da Azorrubina, responsável por conferir cor amarela aos alimentos. Fonte: FELTRE (2005).
7.6. Materiais Adesivos
Os materiais adesivos, como o nome já diz são aqueles os quais promovem a adesão
entre dois substratos por meio de forças intermoleculares. Portanto, adesão é o fenômeno
interfacial, causado pela atuação de forças moleculares ou a energia de separação de dois
substratos, enquanto adesivo é o material que promove a união entre os mesmos (PETRIE,
2000).
Pensando apenas nas forças intermoleculares, conclui-se que todos os materiais
apresentam uma auto-adesão natural entre si. A distância necessária para que essas
interações ocorram torna-se importante, uma vez que existe uma distância máxima para que
as interações ocorram. Sólidos em sua grande maioria apresentam rugosidades em sua
superfície, que impedem uma aproximação que permita a auto-adesão (PETRIE, 2000).
As interações moleculares covalentes, iônicas e metálicas geralmente não se aplicam
para curtas distâncias entre dois materiais, considerando atividades de adesividade. No
entanto, as forças mais importantes neste campo incluem as secundárias do tipo de Van der
Waals. As aplicações neste campo envolvem desde o uso em artigos decorativos, até ná área
odontológica, que visa à restauração dentária (PETRIE, 2000).
7.7. Hidrocarbonetos
Para falar das forças que agem em hidrocarbonetos, precisamos falar de densidade.
Densidade de um líquido reflete no grau de empacotamento de suas moléculas, que é
consequentemente a intensidade das interações intermoleculares. Assim, interações mais
intensas tendem a ter densidades maiores, já que volume e densidade são inversamente
proporcionais, ou seja, quanto maiores são as forças de ligação, mais empacotadas estão as
moléculas, menor é o seu volume e maior a sua densidade (BERNARDES, 2018).
Nos hidrocarbonetos, a densidade aumenta com a presença de insaturações, isto pois,
as ligações duplas e triplas são mais polarizáveis do que as simples. Logo, compostos
insaturados apresentam interações do tipo dipolo induzido entre suas moléculas, tornando
mais empacotadas em relação às moléculas saturadas. Se compararmos hidrocarbonetos
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insaturados com água, esta continua sendo mais densa, pois apresenta interações do tipo
ponte de hidrogênio, que são 10 vezes mais intensas que as interações dipolo induzido
(BERNARDES, 2018).
8. REFERÊNCIAS
BARBOSA, L. C. de. Introdução à Química Orgânica. São Paulo:Prentice Hall, 2004.
BERNARDES, Rayane Monique. Interações Intermoleculares e suas Aplicações.
Disponível em: <https://www.ebah.com.br/content/ABAAAe5PAAL/interacoes-
intermoleculares#>. Acesso em: 23 set. 2018.
BRADY, J.E. & SENESE, F.Química – A Matéria e suas Transformações. 5. Ed. Rio de
Janeiro: LTC Editora. 2009.
BRUICE, Paula Yurkanis. Química Orgânica. 4. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2006.
CALLISTER, William D. Jr. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 5º edição.
Rio de Janeiro: LTC, 2000.
CHEMELLO, E. Ciência Forense: impressões digitais. Química Virtual, 01 dez. 2006.
ESALQ (Org.). Propriedades físico-química. Disponível em:
<http://www.esalq.usp.br/departamentos/lce/arquivos/aulas/2016/LCE0118/quimica_organic
a.pdf>. Acesso em: 08 abr. 2018.
FELTRE, R. Química 1. São Paulo: Moderna, 2005.
KUNZ, A. et al. Novas tendências no tratamento de efluentes têxteis. Química Nova, vol.
25, n1, p78-82, 2002.
MEGAQUÍMICA #14 Forças Intermoleculares. Direção de Antonio Florencio. [s.i.]: Youtube,
2016. P&B. Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=6svGWcSHBB8>. Acesso
em: 20 set.. 2018.
23
NELSON, David L.; COX, Michael M.. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 6. ed. Porto
Alegre: Artmed Editora Ltda, 2014.
PETRIE, E. M., Handbook of Adhesives and Sealants, Reference Book (ISBN 0-07-049888-
1), McGraw-Hill, 2000.
SOUZA, Karina Ap. de Freitas Dias de. Experimentos de Bioquímica. Disponível em:
<http://www.fcfar.unesp.br/alimentos/bioquimica/introducao_proteinas/introducao_proteinas_
tres.htm>. Acesso em: 17 set. 2018.
VAN WILEN, J., SONNTAG, Richard. E. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. 6 ed.
2004.
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