Água e sais minerais

Uma criança com diarreia chega a uma Unidade Básica de Saúde. A agente de saúde entrega à mãe um envelope de pó branco e explica: dissolver tudo em um litro de água fervida ou filtrada e oferecer às colheradas, depois de cada evacuação. O pó é cloreto de sódio, cloreto de potássio, citrato de sódio e glicose, nas quantidades que a Organização Mundial da Saúde fixou. Sal, açúcar e água. É um tratamento barato, adotado no mundo inteiro, e funciona porque água e sais minerais fazem, dentro do corpo, trabalhos que nenhuma outra substância faz.

Volte à cozinha. Uma colher de sal some no copo de água em segundos. Uma colher de óleo boia, inteira. O suor seca na pele e a pele esfria, embora o suor tenha saído na temperatura do corpo. O gelo flutua no copo. A alface temperada com antecedência chega murcha à mesa. Cada uma dessas cenas é uma propriedade da molécula de água em ação, e todas saem do mesmo detalhe: a água é uma molécula polar, e moléculas polares se atraem umas às outras por ligações de hidrogênio.

Esta página explica de onde vem a polaridade da água, quais propriedades decorrem dela e que fenômeno biológico cada propriedade explica; quanto do corpo é água e o que muda com a idade e o tecido; como o corpo equilibra o que entra e o que sai; o que é desidratação e por que o soro de reidratação oral leva açúcar além do sal; o que a osmose faz com uma hemácia e com uma folha de alface; e quais sais minerais a escola e as provas cobram, sempre pela função e pela carência: cálcio, fósforo, sódio, potássio, cloro, magnésio, ferro, iodo, flúor e alguns oligoelementos. Termina no rótulo (sódio não é sal, e a conversão é por 2,5), no solo das plantas e na diferença entre água mineral, tratada e destilada. O detalhe dos transportes pela membrana está em membrana plasmática e transportes; o rim e o controle da urina, em sistema excretor; a subida da seiva e a transpiração das folhas, em fisiologia vegetal; a tireoide, em sistema endócrino; o ciclo da água no planeta, em ciclos biogeoquímicos; as doenças que a água contaminada transmite, em saneamento e saúde coletiva.

A água é polar, e quase tudo nesta página sai desse detalhe

Os seres vivos são feitos de dois grupos de substâncias. As orgânicas têm esqueleto de carbono e são fabricadas pelos próprios seres vivos: carboidratos, lipídios, proteínas, ácidos nucleicos, vitaminas. As inorgânicas não têm esse esqueleto: a água e os sais minerais. Inorgânico não quer dizer secundário. A água é a substância mais abundante de qualquer célula, e os sais são peças de ossos, de proteínas, de membranas e de sinais elétricos.

A molécula de água tem um átomo de oxigênio ligado a dois de hidrogênio, $\mathrm{H_2O}$. O oxigênio atrai para si os elétrons compartilhados com mais força que os hidrogênios. O lado do oxigênio fica com uma carga parcial negativa ($\delta^-$) e cada hidrogênio, com uma carga parcial positiva ($\delta^+$). A molécula é angular: os dois hidrogênios formam um V de cerca de 104,5°, e por isso as cargas parciais não se cancelam. Uma molécula com um lado positivo e um lado negativo é uma molécula polar.

Duas moléculas polares vizinhas fazem o que dois ímãs fracos fazem. O hidrogênio $\delta^+$ de uma se aproxima do oxigênio $\delta^-$ da outra. Essa atração é a ligação de hidrogênio. Ela é muito mais fraca que a ligação covalente O–H dentro da molécula e dura frações de bilionésimo de segundo, mas cada molécula de água pode fazer até quatro ao mesmo tempo, e em um copo há mais de $10^{24}$ moléculas. Muitas ligações fracas, refeitas o tempo todo, dão à água um comportamento coletivo que líquidos de tamanho parecido não têm.

A tabela a seguir é o mapa da primeira metade da página. Cada linha é uma propriedade que vem das ligações de hidrogênio, o que ela significa e o fenômeno que ela explica.

Solvente: por que o sal some e o óleo boia

Jogue sal na água: os cristais desaparecem. Jogue óleo: ele boia, em gotas. A diferença está na polaridade. O cloreto de sódio é feito de íons, $\mathrm{Na^+}$ e $\mathrm{Cl^-}$. A água polar cerca cada íon, com os oxigênios $\delta^-$ voltados para o $\mathrm{Na^+}$ e os hidrogênios $\delta^+$ voltados para o $\mathrm{Cl^-}$, e o arranca do cristal. O mesmo acontece com moléculas polares, como a glicose e a sacarose, cheias de grupos –OH que fazem ligações de hidrogênio com a água. Substâncias assim são hidrofílicas. O óleo é feito de longas cadeias de carbono e hidrogênio quase sem carga parcial. Ele não oferece à água nada com que ela se ligue; as moléculas de água atraem-se mais umas às outras do que ao óleo, e o resultado é o óleo empurrado para fora, em gotas. Substâncias assim são hidrofóbicas. A fronteira da célula existe porque há moléculas com uma metade de cada tipo, os fosfolipídios, tratados em lipídios.

Ser o solvente da vida tem consequências em todas as escalas. O sangue é uma solução aquosa que transporta glicose, íons, hormônios e gases; o citosol é uma solução aquosa em que quase todas as reações da célula acontecem; a seiva das plantas é água com sais e açúcares; o suor e a urina são água com sais e resíduos. Um organismo é um conjunto de soluções separadas por membranas. Foi essa a ideia que o PAS 1 de 2014 (item 57) cobrou em um texto sobre a crise hídrica da Cantareira: “Uma das funções essenciais da água, substância inorgânica fundamental para a sobrevivência dos seres vivos, é sustentar o transporte de substâncias tanto no interior das células quanto entre uma célula e outra.” Certo. O texto-base falava de represas; o item cobrava a função de solvente e meio de transporte, que não estava no texto.

Dissolver também é a condição para transportar. A glicose só chega à célula do músculo porque viaja dissolvida no sangue; o oxigênio precisa de uma proteína, a hemoglobina, porque se dissolve mal; os íons do soro de reidratação só entram no corpo porque o soro é uma solução. Estar dissolvida, porém, não garante que uma substância atravesse uma membrana: a travessia depende da estrutura da molécula e dos mecanismos descritos em membrana plasmática e transportes.

Reagente e produto: a água entra nas reações e sai delas

A água não é só o meio. Duas reações em espelho atravessam toda a bioquímica. Na hidrólise (hidro, água; lise, quebra), uma molécula de água é consumida ao romper a ligação entre duas unidades. É o que a digestão faz com o amido, a sacarose, as gorduras e as proteínas: cada ligação desfeita gasta uma molécula de água. Na síntese por desidratação (ou condensação), duas unidades se ligam e uma molécula de água é liberada. É assim que a célula monta amido a partir de glicose, gordura a partir de ácidos graxos e glicerol, proteínas a partir de aminoácidos. As contas de água nessas reações estão em carboidratos e em proteínas e enzimas.

$$\mathrm{sacarose + H_2O \rightarrow glicose + frutose}$$

Há ainda a reação que sustenta quase toda a biosfera. Na fotossíntese, a água é quebrada pela energia da luz: o oxigênio dela vira o $\mathrm{O_2}$ que você respira, e o hidrogênio vai parar na glicose.

$$\mathrm{6\,CO_2 + 6\,H_2O \xrightarrow{luz} C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2}$$

Na respiração celular, a reação roda ao contrário e a água aparece como produto: a chamada água metabólica, que você vai reencontrar no balanço hídrico.

$$\mathrm{C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2 \rightarrow 6\,CO_2 + 6\,H_2O}$$

Foi a função de reagente que o PAS 1 de 2014 cobrou no item 58, no mesmo bloco da Cantareira: “A redução da disponibilidade de água para a agricultura é fator limitante da produção de espécies vegetais, pois a água é um componente da reação de síntese de moléculas orgânicas das plantas.” Certo. Sem água, a planta não fabrica glicose, e a seca derruba a produção também por esse caminho, e não só pela falta de transporte na seiva. Quem guardou a água só como solvente hesita nesse item. O mecanismo da fotossíntese, incluindo a evidência de que o $\mathrm{O_2}$ vem da água e não do $\mathrm{CO_2}$, está em fotossíntese; a respiração, em respiração celular.

Exemplo resolvido: julgar um item de função. Julgue: “Nos organismos, a água atua apenas como meio físico onde as substâncias se dissolvem, não participando como reagente das reações químicas celulares.” A palavra que decide é “apenas”. A água é reagente da fotossíntese e de todas as hidrólises da digestão, e é produto da respiração e das sínteses por desidratação. Errado. A regra que serve para qualquer item desta página: quando a frase reduz a água a uma única função, procure a função que ficou de fora.

Calor específico: por que um corpo cheio de água aquece devagar

Para aquecer 1 g de água em 1 °C são necessários cerca de 4,18 J. Esse é o calor específico da água, um dos mais altos entre os líquidos comuns: o do óleo é cerca da metade; o do ferro, cerca de um décimo. O motivo são as ligações de hidrogênio. Parte da energia que entra vai romper ligações entre moléculas, e não aumentar a agitação delas, e é a agitação que o termômetro mede. Para um ser vivo, isso significa que o corpo, cheio de água, aquece e esfria devagar: um dia de sol não cozinha uma capivara, e uma noite fria não a congela. Na escala do planeta, é o que faz o mar suavizar o clima do litoral, com noites menos frias e dias menos quentes que os de uma cidade do interior na mesma latitude.

A conta é a de sempre, $Q = m\,c\,\Delta T$, com $c = 4{,}18\ \mathrm{J/(g\cdot °C)}$.

Exemplo resolvido: duas panelas. Duas panelas iguais, uma com 1 kg de água e outra com 1 kg de óleo (calor específico de cerca de 2 J/(g·°C)), recebem a mesma chama por dois minutos e absorvem 84 kJ cada. Quanto cada uma aquece?

Água: $\Delta T = Q/(m\,c) = 84\,000 / (1\,000 \times 4{,}18) \approx 20$ °C. Óleo: $84\,000 / (1\,000 \times 2) = 42$ °C. Com a mesma energia, o óleo esquenta cerca do dobro. Conferência pelo caminho inverso: para a água subir 20 °C são necessários $1\,000 \times 4{,}18 \times 20 = 83\,600$ J, que é o que entrou. O que o resultado ensina: estabilidade térmica não significa temperatura constante; significa que, para a mesma energia, a temperatura muda menos.

Calor de vaporização: o suor esfria ao evaporar, não ao sair

Para uma molécula de água escapar do líquido e virar vapor, ela precisa romper todas as ligações de hidrogênio que a prendem às vizinhas. A 100 °C, cada grama de água que evapora leva cerca de 2 260 J; na temperatura da pele, perto de 37 °C, leva ainda mais, cerca de 2 400 J por grama. É o calor de vaporização, e é a resposta para a cena da abertura: o suor não sai frio. Ele sai na temperatura da pele e retira calor ao evaporar, porque as moléculas que escapam levam energia e as que ficam passam a se mover mais devagar, o que é o mesmo que dizer que a pele esfria. Por isso o suor em dia úmido não refresca: o ar já está cheio de vapor, a evaporação diminui e o suor escorre sem esfriar nada. Por isso um cão, que quase não sua, ofega: evapora água pela língua e pelas vias aéreas. Por isso a moringa de barro gela a água: a água que atravessa os poros da parede evapora por fora e retira calor do que ficou dentro.

Exemplo resolvido: quanto suor para um jogo. Um jogador produz nos músculos, ao longo de um jogo, cerca de 1 200 kJ de calor que precisa dissipar pelo suor (ordem de grandeza). (a) Que massa de suor precisa evaporar? (b) Quanto a temperatura do corpo subiria se esse calor ficasse retido, considerando 40 kg de água no corpo? © Por que um dia muito úmido é perigoso mesmo para quem sua muito?

(a) $1\,200\,000\ \mathrm{J} \div 2\,400\ \mathrm{J/g} = 500$ g: meio litro de suor evaporado. Sua-se mais que isso, porque o suor que pinga ou fica na roupa não evapora e não esfria.

(b) $\Delta T = 1\,200\,000 / (40\,000 \times 4{,}18) \approx 7$ °C: de 37 para cerca de 44 °C, incompatível com a vida. Meio litro de água evaporada evita isso. É a diferença entre aquecer água (4,18 J por grama por grau) e evaporar água (cerca de 2 400 J por grama, quase 600 vezes mais): o corpo usa o processo caro para se livrar de muito calor com pouca massa.

© A evaporação depende de o ar aceitar vapor. Em ar quase saturado, a água fica na pele, o corpo perde água e sal e o calor não sai. É o cenário da hipertermia, e é o motivo de jogos serem interrompidos para hidratação em dias quentes e úmidos.

Conferência pela ordem de grandeza: 500 g em cerca de 100 minutos são 5 g por minuto, uma colher de chá, e cada grama carrega 2,4 kJ. Onde mais o mesmo raciocínio funciona: na sensação de frio ao sair do banho, na garrafa de barro e na floresta, onde a evaporação pelas folhas torna a mata mais fresca que o asfalto, assunto de fisiologia vegetal.

Coesão, adesão e tensão superficial: a película que não existe

Uma gota de água sobre uma folha fica redonda em vez de se espalhar; um inseto anda sobre a lagoa; a água sobe por um papel-toalha contra a gravidade. As três cenas têm a mesma causa. As moléculas da superfície, sem vizinhas por cima, puxam-se umas às outras com mais força para os lados e para baixo, e a superfície se comporta como uma película elástica. É a tensão superficial, consequência da coesão entre moléculas de água. Não há película sólida: há moléculas que se atraem mais entre si do que o ar as atrai.

Quando a atração é entre a água e outra superfície polar (vidro, celulose, parede de um vaso), chama-se adesão. A combinação de coesão e adesão faz a água subir por tubos finos: é a capilaridade. Ela ajuda a explicar a subida da água em um caule, mas não a explica sozinha; nas árvores altas, o mecanismo principal é a transpiração pelas folhas, que puxa a coluna de água contínua do xilema, mantida inteira pela coesão. O assunto fica em fisiologia vegetal. Na gota sobre a folha encerada, a coesão vence a adesão, e a gota fica redonda; na folha de papel, a adesão vence, e a gota se espalha.

O detergente desmonta a tensão superficial ao se meter entre as moléculas de água: uma gota de detergente afunda o inseto e faz a água molhar melhor o prato engordurado. Nos pulmões, uma mistura de lipídios e proteínas (o surfactante) faz o mesmo serviço nos alvéolos, para que a tensão superficial da água que os reveste não os feche; o assunto está em sistema respiratório.

Gelo que flutua: por que a vida continua sob a camada congelada

Quase toda substância fica mais densa quando solidifica, porque as partículas se aproximam. A água faz o contrário. Ao congelar, cada molécula se fixa em quatro ligações de hidrogênio com as vizinhas, em uma rede hexagonal com espaços vazios. O gelo tem densidade de cerca de 0,92 g/cm³, contra 1,00 g/cm³ da água líquida a 4 °C, e por isso flutua, com cerca de nove décimos do volume submersos.

A consequência biológica é grande. Um lago em região fria congela de cima para baixo. A camada de gelo isola a água de baixo, que fica líquida, perto de 4 °C, e peixes, plantas e microrganismos passam o inverno ali. Se o gelo afundasse, os lagos congelariam do fundo até a superfície, ano após ano, e a vida de água doce em regiões frias seria outra. O mesmo comportamento explica por que uma garrafa cheia estoura no congelador e por que a água que entra nas fendas de uma rocha a quebra ao congelar, o primeiro passo da formação do solo.

Quanto de você é água, e de que depende essa proporção

A fração de água muda com a idade, com a composição do corpo e com a espécie. Um recém-nascido é cerca de 75 % água; um adulto, entre 50 % e 60 %; uma pessoa idosa pode chegar a 45 %. Dentro do corpo, a proporção varia de tecido para tecido: cérebro e rins têm 80 % a 85 % de água; o músculo esquelético, cerca de 75 %; o tecido adiposo, cerca de 10 %; os dentes, 8 % a 10 %. A diferença média entre homens e mulheres adultos (os homens ficam, em média, alguns pontos percentuais acima) não é mais água nas células de um ou de outro: é a maior proporção fisiológica de tecido adiposo no corpo feminino, e a gordura exclui água. Corpos com mais gordura de reserva têm menor fração de água no total, com variação de vários pontos entre pessoas.

Três fatores clássicos resumem a tabela e valem para qualquer ser vivo.

Idade. Quanto mais jovem o organismo, maior o teor de água: o embrião e o recém-nascido são mais aquosos que o adulto, e o adulto, mais que o idoso. Em plantas, a semente seca tem pouca água (muitas ficam abaixo de 15 % de água e por isso se conservam) e a plântula que brota é quase toda água.

Atividade metabólica. Tecidos e organismos de metabolismo intenso são mais ricos em água, porque as reações acontecem em solução: cérebro, rins e músculo em atividade ficam acima de 70 %; o osso e o dente, tecidos de sustentação, ficam muito abaixo. Uma semente dormente, de metabolismo quase parado, é o caso extremo.

Espécie. Uma água-viva passa de 95 % de água; a espécie humana fica em torno de 60 %; uma semente de milho seca, abaixo de 15 %. A proporção reflete o modo de vida e o tipo de tecido que predomina.

Cerca de dois terços da água do corpo humano ficam dentro das células, no citosol; o terço restante é o líquido extracelular, que inclui o plasma do sangue e o líquido que banha as células. É entre esses compartimentos que a osmose, tratada adiante, move a água.

Exemplo resolvido: teor de água de um tecido. Uma amostra de músculo com 40,0 g de massa úmida é seca em estufa até a massa parar de cair e fica com 10,4 g. Qual é o teor de água?

A água evaporada é $40{,}0 - 10{,}4 = 29{,}6$ g. O teor é $29{,}6 / 40{,}0 = 0{,}74$, ou 74 %, compatível com o valor da tabela. Conferência: $0{,}74 \times 40{,}0 = 29{,}6$ g. O mesmo cálculo, feito com uma semente, dá valores abaixo de 15 %. A variável que vai na conta é a massa úmida, e não a seca: $29{,}6 / 10{,}4$ daria 285 %, que é a razão água/matéria seca, outra grandeza.

Balanço hídrico: o que entra, o que sai e a sede

Um adulto repõe todos os dias a água que perde. A ingestão de referência fica entre 2,7 e 3,7 litros diários, somando a água das bebidas e a dos alimentos, com grande variação conforme peso, atividade, clima e condição de saúde. Boa parte dos alimentos é água: frutas e hortaliças passam de 80 %, e até o pão francês tem quase 30 %.

A água metabólica é a que aparece como produto na equação da respiração celular. Para a maioria dos animais ela é uma parcela pequena do balanço; para alguns animais de deserto, é parcela decisiva. O rato-canguru norte-americano é o exemplo clássico de mamífero que praticamente não bebe: obtém água das sementes que come e da oxidação delas, e perde muito pouco em urina concentrada e fezes secas.

O controle do balanço é de dois lados. Quando o corpo perde água, o sangue fica com solutos mais concentrados. Sensores no hipotálamo detectam o aumento e disparam duas respostas: a sede, que é um comportamento, e a liberação do hormônio antidiurético, que faz os rins devolverem água ao sangue e produzirem urina mais concentrada. Beber e reter água dilui o sangue de volta à faixa normal. O hormônio e o rim estão em sistema excretor e em sistema endócrino. O que importa aqui é a direção: falta de água concentra o sangue, e beber água o dilui. O PAS 3 de 2022 (item 29) afirmou que “a falta de ingestão de água diminui a concentração de glicose no sangue”, e o gabarito foi errado: menos água no sangue significa solutos mais concentrados, inclusive a glicose.

Desidratação e o soro de reidratação oral: por que água, sal e açúcar

Desidratação é a perda de água do corpo além do que entra, quase sempre acompanhada de perda de sais. As causas comuns são diarreia, vômitos, suor abundante e febre. Os sinais em uma criança incluem boca seca, pouca urina, choro sem lágrimas, olhos fundos e sonolência. Em uma diarreia, o intestino perde água e íons, sobretudo sódio e potássio. Beber só água não resolve: sem sódio suficiente no sangue, a água não fica no corpo. Beber água com sal também não basta, por um detalhe das células do intestino: elas absorvem o sódio com muito mais eficiência quando o absorvem junto com glicose, pela mesma proteína transportadora. O sal entra, a água segue o sal por osmose, e a pessoa se reidrata pela boca, sem soro na veia.

A fórmula do soro de reidratação oral recomendada pela Organização Mundial da Saúde e pelo UNICEF é uma receita de biologia de membrana:

Repare na proporção: 75 mmol/L de sódio e 75 mmol/L de glicose, um para um, e uma solução menos concentrada que o plasma. Essa fórmula, de osmolaridade reduzida, substituiu a anterior, de 311 mOsm/L, depois de estudos que mostraram menos vômitos e menor necessidade de soro na veia com a solução mais diluída. O potássio repõe o que a diarreia leva, e o citrato ajuda a corrigir a acidez do sangue.

No Brasil, os sachês distribuídos nas Unidades Básicas de Saúde seguem essa fórmula. A orientação oficial do Ministério da Saúde, na Caderneta da Criança, é dissolver todo o conteúdo de um envelope em 1 litro de água fervida ou filtrada, oferecer às colheradas depois de cada evacuação ou vômito, usar o soro pronto por no máximo 24 horas e não acrescentar açúcar nem sal. Se o envelope não estiver disponível, a mesma caderneta ensina o soro caseiro como alternativa emergencial, até conseguir o sachê: em um copo de 200 mL de água fervida ou filtrada, uma medida rasa (a menor) de sal e duas medidas rasas (a maior) de açúcar, com a colher-medida de plástico distribuída pelos serviços de saúde; sem a colher, uma pitada de três dedos de sal e um punhado pequeno de açúcar. A caderneta é direta sobre o que o soro faz: não cura a diarreia, mas evita a desidratação, que pode matar. Em qualquer sinal de gravidade, a orientação é procurar o serviço de saúde.

Osmose: a água vai para onde há mais soluto

A alface salgada murcha. A hemácia posta em água pura incha até estourar. O soro fisiológico entra na veia sem fazer nem uma coisa nem outra. Nos três casos, quem se move é a água, através de uma membrana que deixa a água passar e segura o soluto. Osmose é a difusão da água através de uma membrana seletivamente permeável, do meio com menos soluto (mais água) para o meio com mais soluto (menos água). É um processo passivo: a célula não gasta energia.

Os três meios têm nome em relação ao interior da célula. Hipotônico: menos soluto que a célula; a água entra. Isotônico: mesma concentração; a água entra e sai na mesma medida. Hipertônico: mais soluto que a célula; a água sai.

A salada temperada cedo demais murcha porque o sal cria, fora das células da folha, um meio hipertônico: a água sai das células, o vacúolo encolhe e a folha perde a turgidez. A carne-seca e o bacalhau se conservam pelo mesmo mecanismo, aplicado aos microrganismos: o sal retira água das bactérias e dos fungos, que ficam desidratados e inibidos. O PAS 1 de 2011 trouxe dois itens sobre isso. O item 51, “O processo de salgar os alimentos para conservá-los tem como objetivo promover, por processo passivo, a desidratação deles”, estava certo: osmose é passiva. O item 48, que dizia que os microrganismos “foram eliminados durante o processo de salga”, estava errado: eles são desidratados e inibidos, e não mortos, tanto que carne mal salgada estraga. O PAS 1 de 2005 (item 85) já tinha afirmado, corretamente, que “pouca água e muito sal” retardam a decomposição da carne-seca. E o PAS 3 de 2023 (item 115) cobrou a parede: “Na célula vegetal, o processo de osmose sofre resistência da parede celular quando a célula está túrgida.” Certo. Túrgida, a célula pressiona a parede, e a parede devolve a pressão.

Osmose é só uma das travessias da membrana. Difusão simples, difusão facilitada, transporte ativo e o detalhe do transportador que leva sódio e glicose juntos no intestino estão em membrana plasmática e transportes.

Sais minerais: íons dissolvidos e minerais imobilizados

O que o rótulo chama de minerais são, dentro do corpo, duas coisas. Na forma dissolvida, são íons na água: átomos ou grupos de átomos com carga elétrica, como $\mathrm{Na^+}$, $\mathrm{K^+}$, $\mathrm{Ca^{2+}}$, $\mathrm{Mg^{2+}}$, $\mathrm{Cl^-}$, fosfato, ferro como $\mathrm{Fe^{2+}}$ ou $\mathrm{Fe^{3+}}$, iodo como iodeto. É assim que atuam no impulso nervoso, na contração muscular, no equilíbrio de água entre a célula e o meio e como peças de enzimas. Na forma imobilizada, estão presos em estruturas sólidas: o fosfato de cálcio dos ossos e dos dentes, o carbonato de cálcio das conchas dos moluscos e do esqueleto dos corais, a sílica da parede das diatomáceas. As duas formas se comunicam: o osso é também a reserva de cálcio do corpo, de onde o íon sai para o sangue quando a dieta não fornece o bastante.

Sais minerais não fornecem energia. Eles aparecem no rótulo com zero caloria, ao lado da água e das vitaminas, e nem por isso deixam de ser nutrientes. O PAS 1 de 2011 (item 37) cobrou exatamente essa confusão com as vitaminas, chamadas no item de “excelentes fontes diretas de calorias”; gabarito errado. A mesma frase com sais minerais no lugar de vitaminas estaria igualmente errada. A pergunta da prova sobre um sal mineral nunca é o que ele é: é para que serve e o que acontece quando falta.

A palavra-chave é função, e a segunda é faixa. Um íon não é bom nem mau; é necessário em uma faixa de concentração. Abaixo dela, deficiência; acima, toxicidade. O sódio ilustra as duas pontas: sem $\mathrm{Na^+}$, nenhum neurônio dispara; com $\mathrm{Na^+}$ demais, todo dia, por anos, a pressão arterial sobe.

Cada íon pelo que faz: cálcio, fósforo, sódio, potássio, cloro e magnésio

Três detalhes dessa tabela decidem itens. O impulso nervoso é um movimento de íons: sódio entra, potássio sai, e uma bomba na membrana devolve cada um ao seu lado gastando ATP; o assunto está em sistema nervoso. A contração muscular é disparada pela liberação de cálcio dentro da fibra, e não pelo cálcio do osso. E o magnésio está no centro da clorofila do mesmo modo que o ferro está no centro da hemoglobina: um íon preso em uma molécula orgânica grande, que não funciona sem ele.

Ferro, iodo, flúor e os oligoelementos: carências e políticas públicas

Ferro. Fica no centro do grupo heme da hemoglobina, a proteína das hemácias que liga o oxigênio, e no centro de enzimas da respiração celular. Falta de ferro significa menos hemoglobina, e menos hemoglobina é anemia ferropriva: palidez, cansaço, atraso de crescimento em crianças. O Estudo Nacional de Alimentação e Nutrição Infantil (ENANI-2019), com 8 829 crianças de 6 a 59 meses em 123 municípios, encontrou anemia em 10,0 % delas e anemia por deficiência de ferro em 3,5 %; na faixa de 6 a 23 meses, quando o crescimento é mais rápido e o leite fornece pouco ferro, a anemia chegou a 19,0 %. Carnes, feijão e folhas verde-escuras são fontes; a vitamina C da refeição favorece a absorção do ferro dos vegetais, e é por isso que a laranja com o feijão é mais que tradição. A política pública brasileira é a fortificação das farinhas de trigo e de milho com ferro e ácido fólico, obrigatória por norma da Anvisa (RDC 150/2017). O ENEM de 2023 lembrou um costume antigo, cozinhar o feijão em panela de ferro para acabar com a palidez das crianças, e perguntou o objetivo: prevenir a anemia. A fisiologia do sangue e as outras anemias ficam em sistema cardiovascular.

Iodo. É parte dos hormônios da tireoide, que regulam o ritmo do metabolismo. Sem iodo, a glândula cresce tentando compensar: é o bócio. Na gestação, a falta prejudica o desenvolvimento do cérebro do bebê, e a carência grave desde a vida intrauterina produz o quadro chamado cretinismo, com atraso de crescimento e deficiência intelectual. A solução, no Brasil, é o sal iodado: a Lei 1.944, de 1953, tornou a iodação obrigatória nas regiões de bócio endêmico; a Lei 6.150, de 1974, estendeu a obrigação a todo o país; e a resolução vigente da Anvisa (RDC 23/2013) fixa a faixa de 15 a 45 mg de iodo por quilograma de sal. O ENEM PPL de 2017 perguntou que glândula a lei protege: a tireoide. A glândula e seus hormônios estão em sistema endócrino.

Flúor. Incorporado ao esmalte dos dentes, torna-o mais resistente ao ácido produzido pelas bactérias da placa, e por isso reduz a cárie. A fluoretação da água de abastecimento é obrigatória no Brasil onde há estação de tratamento, pela Lei 6.050, de 1974. O teor é regulado por faixa: o Ministério da Saúde recomenda cerca de 0,7 mg de flúor por litro na maior parte do país (0,8 mg/L em boa parte da Região Sul), e a norma de potabilidade fixa o máximo em 1,5 mg/L. Acima da faixa, durante a formação dos dentes, aparece a fluorose dentária, manchas no esmalte. É um exemplo nítido de mineral com faixa: pouco, cárie; demais, fluorose.

Oligoelementos. Zinco, cobre e selênio são necessários em miligramas ou microgramas por dia, como peças de enzimas: o zinco em centenas delas e no sistema imunitário, o cobre em enzimas da respiração e da formação do colágeno, o selênio em enzimas antioxidantes e na ativação dos hormônios da tireoide. O ENANI-2019 encontrou deficiência de zinco em 17,8 % das crianças brasileiras de 6 a 59 meses, uma carência silenciosa, sem sinal tão visível quanto a palidez da anemia ou o bócio.

Sais no rótulo: sódio não é sal, e a conversão é por 2,5

A tabela nutricional brasileira declara sódio, em miligramas, e não sal. O sal de cozinha é cloreto de sódio, e o sódio é só uma parte da massa dele: em 1 g de sal há cerca de 0,4 g (400 mg) de sódio. Para converter o sódio do rótulo em sal, multiplique por 2,5; para converter sal em sódio, divida por 2,5. A Organização Mundial da Saúde recomenda, para adultos, menos de 2 000 mg de sódio por dia, o equivalente a menos de 5 g de sal, cerca de uma colher de chá, e estimou a ingestão média mundial em 4 278 mg de sódio por dia em 2021, o equivalente a 11 g de sal, mais que o dobro do limite. Excesso crônico de sódio é uma causa bem estabelecida de pressão alta, e a OMS associou cerca de 1,7 milhão de mortes por ano a esse excesso.

Desde outubro de 2022, as regras da Anvisa (RDC 429/2020 e IN 75/2020) obrigam a tabela por 100 g ou 100 mL e a rotulagem frontal: uma lupa na face principal da embalagem com as palavras alto em sódio sempre que o alimento sólido tiver 600 mg ou mais de sódio por 100 g, ou o líquido tiver 300 mg ou mais por 100 mL. O valor diário de referência da tabela é de 2 000 mg de sódio. Boa parte do sódio que a população consome não vem do saleiro, mas de alimentos processados: pães, embutidos, molhos, salgadinhos, macarrão instantâneo. Um pão francês, por exemplo, fica perto de 650 mg de sódio por 100 g, o que já passaria do limite da lupa se ela se aplicasse ao pão vendido a granel na padaria.

Exemplo resolvido: lendo a linha do sódio. Um macarrão instantâneo declara 1 600 mg de sódio por 100 g e porção de 85 g. (a) Quanto sal há em 100 g? (b) Que fração do valor diário uma porção fornece? © O produto leva a lupa?

(a) $1\,600 \times 2{,}5 = 4\,000$ mg, ou 4 g de sal em 100 g de produto: quase a cota diária inteira da OMS. (b) Na porção: $1\,600 \times 0{,}85 = 1\,360$ mg de sódio, e $1\,360 / 2\,000 = 0{,}68$, ou 68 % do valor diário. © Sim: 1 600 mg por 100 g é mais que o dobro do limite de 600 mg. Conferência: 4 g de sal em 100 g significam que o produto é 4 % sal em massa, o que combina com o sabor. A armadilha do rótulo é ler 1 600 mg de sódio como 1,6 g de sal: é 4 g.

Sais no solo e na planta: o mesmo íon, outro organismo

As plantas não comem: absorvem íons dissolvidos na água do solo pelas raízes. Os três de que mais precisam são o nitrogênio (como nitrato ou amônio), o fósforo (como fosfato) e o potássio, o N, o P e o K dos fertilizantes. O nitrogênio entra em todo aminoácido e em todo nucleotídeo; sem ele não há proteína nem DNA. O fósforo entra no ATP, nos ácidos nucleicos e nas membranas. O potássio regula a abertura dos estômatos e o equilíbrio de água da célula vegetal. O magnésio é o átomo central da clorofila, e o ferro participa da síntese dela: a folha de uma planta sem magnésio ou sem ferro amarela, porque não fabrica o pigmento. O PAS 1 de 2025 (item 82) afirmou que o nitrogênio dos fertilizantes contribui para a síntese de proteínas nas plantas “porque os aminoácidos (base das proteínas) contêm nitrogênio”; certo. A absorção pelas raízes está em fisiologia vegetal; o caminho do nitrogênio e do fósforo pelos ecossistemas, em ciclos biogeoquímicos.

Água mineral, tratada e destilada: três rótulos, três composições

Água mineral, no sentido da lei brasileira, é a que vem de fontes naturais ou de captações artificiais e tem composição química ou propriedades físico-químicas distintas das águas comuns. O rótulo traz a análise: cálcio, magnésio, sódio, bicarbonato, fluoreto, em miligramas por litro, e o pH. As quantidades são pequenas: uma água com 20 mg de cálcio por litro fornece, em um litro, menos cálcio do que um copo de leite. Água mineral não é mais nutritiva que água tratada; é uma água com composição conhecida e constante, de uma fonte protegida.

Água tratada é a da torneira: captada de rios, lagos ou poços, passa por decantação, filtração, desinfecção com cloro e, onde há estação de tratamento, recebe flúor. Ela também tem sais dissolvidos, em quantidade variável. O que a lei exige dela é segurança, dentro de padrões de potabilidade, inclusive o teor de fluoreto. O que acontece quando a água chega sem tratamento está em saneamento e saúde coletiva.

Água destilada foi evaporada e condensada, e por isso ficou quase sem íons. Serve a laboratórios, baterias e ferros de passar. Não é indicada como bebida de rotina, e não por ser venenosa: beber um copo não faz mal, mas uma hemácia mergulhada nela sofre hemólise, como você viu na osmose, e é por isso que o soro aplicado na veia é fisiológico, com 0,9 % de cloreto de sódio, e nunca água pura.

Exemplo resolvido: lendo o rótulo de uma água mineral. Um rótulo informa, por litro: cálcio 12,0 mg; magnésio 3,5 mg; sódio 8,0 mg; fluoreto 0,10 mg; bicarbonato 60 mg. Quanto sódio há em uma garrafa de 500 mL, e que fração do limite diário da OMS isso representa? Qual é o teor de flúor em relação à faixa da água tratada?

Sódio em 500 mL: $8{,}0 \times 0{,}5 = 4{,}0$ mg, e $4{,}0 / 2\,000 = 0{,}002$, ou 0,2 % do limite: a água mineral comum é uma fonte desprezível de sódio, ao contrário do macarrão instantâneo do exemplo anterior. Fluoreto: 0,10 mg/L é cerca de um sétimo do teor de 0,7 mg/L que a água tratada recebe na fluoretação, e muito abaixo do máximo de 1,5 mg/L. Conferência: todos os valores do rótulo somados ficam abaixo de 100 mg/L, menos de 0,01 % da massa da água; o adjetivo mineral descreve a origem e a constância da composição, e não uma quantidade grande de minerais.

Erros clássicos e como a prova os explora

Como a prova cobra: dois itens de 2014 e os vizinhos

Nas provas do PAS 1 reproduzidas nesta página, a água foi cobrada diretamente no par de itens de 2014, pendurado em um texto sobre a seca da Cantareira. O item 57 pediu a função de solvente e meio de transporte (certo); o item 58, a função de reagente da síntese de moléculas orgânicas (certo). Nenhum dos dois estava no texto: era conhecimento de conteúdo apoiado em um contexto. Dois certos seguidos também ensinam: quem procura pegadinha onde não há perde ponto do mesmo jeito.

Os sais minerais, nos itens do PAS reproduzidos aqui, aparecem pela função dentro de outros temas: o nitrogênio nos aminoácidos (PAS 1 2025, item 82, certo) e a confusão entre nutriente e fonte de energia (PAS 1 2011, item 37, errado). A osmose rendeu itens de aplicação doméstica em 2005 e 2011 (carne-seca, salga, hemácias em três lâminas) e de célula vegetal em 2023 (PAS 3, item 115). No ENEM, o tema apareceu como glândula protegida pelo sal iodado (2017), como osmose em uma solução de cloreto de sódio mais concentrada que a célula (2012) e como panela de ferro contra a palidez (2023).

O padrão é estável. O texto-base é de alimento, de água ou de história, e o item cobra o mecanismo: polar, ligação de hidrogênio, solvente, reagente, calor específico, evaporação, hipertônico, processo passivo. Para julgar, reduza a frase ao mecanismo afirmado e pergunte se o elo está certo: a água vai para onde há mais soluto; o suor esfria ao evaporar; o mineral está nesta molécula e faz isto; o processo é passivo ou gasta ATP.

O essencial em meia página

• A água é uma molécula polar e angular; moléculas de água se atraem por ligações de hidrogênio, fracas, breves e muitas. Daí saem todas as propriedades.
• Solvente de íons e de moléculas polares (hidrofílicas), não de óleos (hidrofóbicos): sangue, seiva, citosol e suor são soluções; dissolver é a condição para transportar (PAS 1 2014, item 57, certo).
• Reagente e produto: consumida na hidrólise e na fotossíntese, liberada na síntese por desidratação e na respiração (PAS 1 2014, item 58, certo).
• Calor específico de 4,18 J/(g·°C): o corpo e o lago aquecem e esfriam devagar. Calor de vaporização de cerca de 2 400 J/g a 37 °C: o suor esfria ao evaporar, não ao sair; em dia úmido não refresca.
• Coesão, adesão e tensão superficial: gota redonda, inseto na lagoa, capilaridade; a subida da seiva depende sobretudo da transpiração. O gelo (0,92 g/cm³) flutua e a vida continua sob ele.
• Teor de água: cerca de 75 % no recém-nascido, 50 a 60 % no adulto, até 45 % no idoso; músculo cerca de 75 %, tecido adiposo cerca de 10 %. Fatores: idade, atividade metabólica e espécie.
• Balanço hídrico: entradas (bebidas, alimentos, água metabólica) e saídas (urina, suor, respiração, fezes); falta de água concentra o sangue e dispara a sede; excesso de água pura dilui o sódio.
• Soro de reidratação oral (OMS/UNICEF): 2,6 g de NaCl, 13,5 g de glicose, 1,5 g de KCl e 2,9 g de citrato por litro, 245 mOsm/L; sódio e glicose entram juntos e a água segue. Soro caseiro do Ministério da Saúde: copo de 200 mL, uma medida rasa de sal e duas de açúcar, só na falta do sachê.
• Osmose: a água atravessa a membrana para o lado com mais soluto, sem gasto de energia. Hipotônico incha (hemácia rompe; célula vegetal fica túrgida), hipertônico murcha (alface, carne salgada, plasmólise).
• Sais minerais: dissolvidos (íons) ou imobilizados (osso, concha, dente); zero caloria; julgados pela função e pela faixa. Ca (osso, contração, coagulação), P (osso, ATP, DNA, membrana), Na e K (impulso nervoso, equilíbrio de água), Cl (acompanha o Na; HCl do estômago), Mg (clorofila, enzimas), Fe (hemoglobina; anemia ferropriva; farinhas fortificadas), I (tireoide; bócio; sal iodado, 15 a 45 mg/kg), F (esmalte; fluoretação, cerca de 0,7 mg/L; fluorose no excesso), Zn, Cu e Se (enzimas).
• Rótulo: sódio × 2,5 = sal; OMS: menos de 2 000 mg de sódio (5 g de sal) por dia; lupa alto em sódio a partir de 600 mg/100 g ou 300 mg/100 mL; valor diário de 2 000 mg.
• Água mineral tem composição distinta e constante (miligramas por litro); tratada é segura e fluoretada; destilada quase não tem íons e provoca hemólise.