Saúde

Por que as soluções açucaradas são pegajosas?

A ligação de hidrogênio entre as moléculas de açúcar e água torna as soluções de açúcar ‘pegajosas’. A extensa ligação de H aumenta a coesão e adesão da solução, o que, por sua vez, resulta em sua viscosidade.

Xarope de açúcar, xarope de bordo, mel, algodão doce… todas essas iguarias doces têm duas coisas em comum: uma, são todos produtos do açúcar dissolvido em água, e duas, são todas PEGAJOSAS!

O açúcar por si só é apenas um cristal doce, e a água também não é pegajosa, então por que água e açúcar, quando combinados, produzem uma bagunça pegajosa?Para descobrir como essas substâncias aparentemente mundanas se transformam completamente quando misturadas, precisamos mergulhar fundo em sua estrutura molecular.

meme de açúcar de água

A solução de açúcar é pegajosa!

Um olhar mais atento sobre o açúcar e a água

A estrutura do açúcar

‘Açúcar’ é um termo genérico usado para descrever muitos carboidratos diferentes, mas, por enquanto, vamos usar o termo para nos referirmos ao nosso próprio ‘açúcar de mesa’, também conhecido como ‘sacarose’.

A sacarose pertence a uma classe de moléculas chamadas carboidratos, uma vez que é feita de átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Ele consiste em 12 átomos de carbono, 22 de hidrogênio e 11 de oxigênio, daí a fórmula química 12 H 22 O 11 .

Estrutura da sacarose Fórmula esquelética da sacarose

Sacarose (C12H22O11

A sacarose é considerada um ‘ dissacarídeo ‘ porque é formada pela união de dois monossacarídeos (açúcares simples) — glicose e frutose .

 

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Glicose e frutose se ligam via ligação glicosídica para formar sacarose (Crédito da foto: Ali DM/Shutterstock)

A Molécula de Água

A água (H 2 O) é uma molécula com a qual todos estamos familiarizados. Consiste em dois átomos de hidrogênio ligados covalentemente a um átomo de oxigênio. Embora a água pareça uma molécula simples, suas propriedades físicas e químicas são extremamente complexas.

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Diagrama de Água Hidrogênio Oxigênio H2O

Molécula de Água

Comparando as duas estruturas, podemos ver que a água e o açúcar têm algo em comum; ambos têm ligações OH e ambas as moléculas são formadas por ligação covalente .

Estes são os principais fatores que resultam na viscosidade das soluções de açúcar. As ligações covalentes OH participam de algo chamado ‘ligação de hidrogênio’, que fornece ao açúcar todas as propriedades surpreendentes que testemunhamos e das quais nos beneficiamos.

Moléculas Covalentes vs Moléculas Iônicas

O objetivo final de cada átomo é atingir a estabilidade, que é obtida por ter uma camada de valência completamente preenchida. Para atingir essa configuração eletrônica, os átomos adotam diferentes abordagens;

  1. Ligação Iônica: Esta ligação é formada pela transferência de elétrons entre os átomos. É como dar seu lápis extra para um amigo que não tem um. Alguns átomos doam seus elétrons extras para outros átomos, que os aceitam para obter estabilidade, formando assim uma molécula iônica, por exemplo, sal;  
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Ligação iônica vs covalente (Crédito da foto: Designua/Shutterstock)

  1. Ligação covalente: Esta ligação é formada pelo compartilhamento de elétrons entre os átomos. Neste caso, dois átomos de ligação compartilham um par de elétrons, e isso resulta na formação de uma molécula covalente, por exemplo, açúcar e água.

Compartilhamento de elétrons em ligações covalentes

Moléculas iônicas e covalentes se comportam de maneira diferente na água:

solução aquosa de compostos iônicos vs covalentes

Açúcar vs sal na água (Crédito da foto: OSweetNature/Shutterstock)

Moléculas covalentes como o açúcar permanecem como moléculas quando dissolvidas em água, enquanto moléculas iônicas como o sal se dissociam em seus respectivos íons.

O que é ligação de hidrogênio?

Em uma ligação covalente, os elétrons não são compartilhados igualmente entre os átomos. A ligação é semelhante a um cabo de guerra, onde o mais forte vence. Alguns átomos como oxigênio, nitrogênio e flúor são altamente eletronegativos, o que significa que eles têm o poder de puxar os elétrons para mais perto deles. Como resultado, no vínculo, uma extremidade será mais negativa que a outra.

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Ligação covalente polar entre flúor e hidrogênio (Crédito da foto: aiyoshi597/Shutterstock)

O oxigênio tem uma eletronegatividade de 3,44, enquanto a do hidrogênio é 2,20. Assim, o oxigênio exerce uma atração mais forte sobre o par de elétrons. Assim, em uma ligação OH, o oxigênio tem uma carga parcial negativa e o hidrogênio tem uma carga parcial positiva. Átomos de H parcialmente positivos de uma molécula podem atrair eletrostaticamente os átomos de O parcialmente negativos de outras moléculas.

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Essa atração intermolecular entre um átomo de hidrogênio (com carga parcial positiva) e outro átomo eletronegativo como O, N ou F (com carga parcial negativa) é chamada de ligação de hidrogênio. Como o nome sugere, não é exatamente uma ‘ligação’, mas simplesmente uma força de atração entre moléculas polares. Uma ligação de hidrogênio é mais fraca que uma ligação covalente, mas para uma força intermolecular, ainda é muito forte.

Mas o que isso tem a ver com aderência?

Aderência da água açucarada

Água e açúcar por si só não são pegajosos por duas razões.

Devido ao baixo número de átomos de ligação (2 hidrogênio, 1 oxigênio) e ao pequeno tamanho das moléculas de água, a ligação de hidrogênio na água líquida é fraca . Essas ligações de H não seguram as moléculas de água com muita força. Como resultado, as moléculas podem simplesmente passar umas pelas outras em seu estado líquido. É por isso que a água se transfere facilmente para qualquer superfície e flui sem esforço.

Ligação de hidrogênio na água
Comparada à água, a sacarose é uma molécula volumosa. Tem 8 grupos -OH saindo de sua cadeia de carbono. Esse impedimento estérico torna difícil para as moléculas de açúcar se aproximarem e terem uma forte ligação de hidrogênio. Além disso, como são grandes, não podem fluir entre si com facilidade. Assim, eles se empilham para formar uma estrutura cristalina fraca . É por isso que o açúcar existe como um cristal molecular frágil.

No entanto, quando a água e o açúcar são misturados , algo interessante acontece. Na água, as moléculas de açúcar se espalham e ficam livres para se mover. Além disso, é muito fácil para as minúsculas moléculas de H 2 O se aproximarem das cadeias OH da sacarose e se ligarem por meio de pontes de hidrogênio. Assim, açúcar e água formam gradualmente uma extensa rede de ligações de hidrogênio. O resultado é uma massa pegajosa e grumosa.

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H-ligação entre açúcar e água

H-ligação entre açúcar e água

Coesão e Adesão

A ligação de hidrogênio aumenta duas propriedades que ajudam na aderência: coesão e adesão.

Coesão é a tendência de moléculas ‘semelhantes’ de ficarem juntas. As moléculas de água-água ou açúcar-açúcar na solução se unem devido à coesão. Além disso, se a concentração de açúcar for alta, a coesão das moléculas de açúcar aumenta devido às extensas ligações de hidrogênio. Esta ligação também pode resultar na formação de cadeias de sacarose. É por isso que o xarope de açúcar é fibroso. Os doces de algodão fazem uso dessa capacidade do açúcar para formar fios finos.

Açúcar mascavo derretido

A coesão e a adesão resultam na viscosidade do açúcar líquido

A adesão é a tendência de uma molécula de aderir a um tipo ‘diferente’ de molécula. A ligação entre o açúcar e a água representa a adesão. Da mesma forma, o açúcar também pode aderir a outras moléculas polares. Por exemplo, nossa pele é um tecido polar e o açúcar também é polar, então eles podem ‘grudar’ juntos. A adesão é a razão pela qual as soluções de açúcar grudam em nossas mãos e utensílios.

A proporção de forças coesivas e adesivas determina a ‘aderência’ geral de uma substância.

O aumento da coesão e adesão confere alguma resistência ao fluxo de uma solução. Essa resistência de um fluido, chamada viscosidade, é responsável pela natureza espessa e viscosa do xarope de açúcar ou do mel.

Conclusão

Agora sabemos por que as soluções de açúcar fazem uma bagunça tão doce e pegajosa. A extensa ligação de hidrogênio entre as moléculas de açúcar e água melhora as propriedades coesivas e adesivas do sistema, aumentando assim sua viscosidade. Agora você entende a química não tão simples por trás das soluções açucaradas pegajosas!

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