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EL AGUAEL AGUA

El aguaEl agua

� Biomolécula abundante de la Tierra.

� Representa el 75 – 80% del volumen celular y un 60% del volumen del cuerpo humano.

� Consiste de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

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Enlace de HidrógenoEnlace de Hidrógeno

� Cada molécula de agua es capaz de unirse a 4 más. Esta propiedad es la responsable de la elevada cohesión interna del agua líquida.

El agua y sus El agua y sus Estados FísicosEstados Físicos

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Propiedades bioPropiedades bio--físicofísico--químicasquímicas

� Constante dieléctrica elevada. Debilita fuerzas electrostáticas entre iones. Disuelve.

� Dipolar. Hidrata o solvata iones

� Elevado Calor específico.

� Elevado Calor de vaporización.

� Elevada Tensión superficial.

Resistencia a la ruptura de la superficie libre.

� Medio de reacciones químicas.

Propiedades bioPropiedades bio--físicofísico--químicasquímicas

� Lubricación. Relacionada con su alto calor específico.

� Termorregulación. Relacionada con su alto calor específico y de vaporización.

� Transporte.

� Mantiene el volumen celular junto a las sales.

� Electrolito débil. H2O H+ + OH-

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Propiedades Coligativas Propiedades Coligativas (en Disolución)(en Disolución)

� Propiedades que dependen únicamente de la cantidad (concentración) de soluto añadida (moles o moléculas de soluto), pero no de su naturaleza (de qué soluto sea). Es decir el soluto modifica propiedades del disolvente

� Dependen del número de partículas disueltas� La temperatura de ebullición aumenta� Desciende temperatura de congelación.� Disminución de la presión de vapor.� Se eleva la presión osmótica.

PRODUCTO IÓNICO DEL PRODUCTO IÓNICO DEL AGUA.AGUA.-- Escala de pHEscala de pH

HIDROXILO HIDRONIO

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pHpH

� La disolución iónica del agua es un proceso de equilibrio. Su constante (keq) es:

][][][

2OHOHH

keq

−+

=

� La concentración de H2O en agua pura es elevada (1000/18=55,5M) y la concentración de iones H+ y OH- es pequeña (1 x 10-7M a 25°C).

� La concentración molar del agua no cambia por su ionización y Keq se expresa:

55,5 Keq = [H+] [OH-]

� 55,5 Keq se sustituye por Kw (producto iónico del agua).

Kw (25°C) = 1,0 x 10-14

� Base para la escala de pH (concentración de iones H+)

[H+] = [OH-] = 1,0 x 10-7M

pHpH

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pH.pH.-- EscalaEscala

pH de algunos fluidospH de algunos fluidos

Fluido pHAgua de mar (diversas)Plasma sanguíneoFluido intersticialFluidos intracelulares:

MúsculoHígado

Jugo gástricoJugo pancreáticoSalivaLeche de vacaOrinaZumo de tomateZumo de pomelo (toronja)Zumo de limón

7,0 – 7,57,47,4

6,16,91,2 – 3,07,8 – 8,06,35 – 6,856,65,84,33,22,3

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ÁCIDOS y BASESÁCIDOS y BASES

� Los compuestos que se disuelven en agua y se ionizan formando una concentración de hidronios mayores que 10-7M se conocen como ÁCIDOS.

� Los ácidos pueden donar uno o mas protones (H+). El mayor grupo donador es el carboxilo(COOH).

HCl + H2O � H3O+ + Cl-

CH3COOH + H2O � H3O+ + CH3COO-

ÁCIDOS y BASESÁCIDOS y BASES

� Una BASE es un compuesto capaz de aceptar un ión hidrógeno.

Ácido: Sustancia que, en disolución acuosa, da H+

HCl → H+ + Cl−

Base:Sustancia que, en disolución acuosa, da OH−

NaOH→ Na+ + OH−

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Buffer, Tampón o AmortiguadorBuffer, Tampón o Amortiguador

� Una reacción ácido-básica comprende un par ácido-básico conjugado formado por un dador y un receptor de protones. Ej. Ácido acético y el anión acetado (CH3COOH / CH3COO-).

� Los pares ácido-básico conjugados actúan como tampones o amortiguadores. Estos se encuentran en los fluidos corporales. El más importante: H2PO4

- / HPO4-2 (Buffer fosfato).

BuffersBuffers

� El principal tampón extracelular sanguíneo y de fluidos intersticiales es el del bicarbonato.

Si se agrega 1 mL HCl 10N a 1 L de SSF el pH desciende a 2, pero si se agrega lo mismo a la sangre el pH desciende de 7,4 a 7,2.

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pH de los amortiguadorespH de los amortiguadores

� Los buffers contienen en proporciones análogas, las formas disociada y no disociada de un ácido débil (A) por ejemplo:

AH A− + H+

Despejando [H+]:

Tomado logaritmos:

][][][

AHHA

k+−

=

][][

][ −+ =

AAH

kH

][][

loglog][log −+ +=

AAH

kH

pH de los amortiguadorespH de los amortiguadores

� Utilizando la nomenclatura de pH:

Ejemplo: El ácido acético tiene pK = 4,75. Si mezclamos un mol de este ácido y dos de acetato sódico, la proporción sal/ácido será 2:1 y la ecuación dará:

][][

logácidosal

pkpH +=

05,530,075,412

log75,4 =+=+=pH

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Constantes de DisociaciónConstantes de Disociación

Ka pKa

� Ácido acético 1,82 x 10-5 4,74

� Ión amonio 5,50 x 10-10 9,26

� Glicina 4,47 x 10-3 2,35

Reglas de los amortiguadoresReglas de los amortiguadores

� El pH de los buffers no depende de las concentraciones absolutas de ácido (o base) sino de la proporción entre formas disociada y no disociada (sal/ácido o base/sal).

� Los buffers mas concentrados tienen mayor capacidad de amortiguación.

� Cuando la diferencia pH y pK es mas de 2 la amortiguación es nula.

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Reglas de los amortiguadoresReglas de los amortiguadores

� Un ácido débil funcionará como tampón al añadirle una base fuerte, siempre que al reaccionar quede algún exceso de ácido.

� Un base débil funcionará como tampón al añadirle un ácido fuerte, siempre que al reaccionar quede algún exceso de base.

Funcionamiento del BufferFuncionamiento del BufferHCOHCO33

--/H/H22COCO33

� Si la sangre tiene pH ácido el bicarbonato acepta los H+ y forma ácido carbónico

HCO3- + H+ ���� H2CO3

� Si tiene pH básico, el ácido carbónico libera H+, estos se combinan con OH- y forman agua:

H2CO3 + OH- ���� HCO3- + H2O

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SALES MINERALESSALES MINERALES

� En tres formas:� Precipitadas

� Disueltas (iónicas)

� Asociadas

Sales PrecipitadasSales Precipitadas

� Constituyen estructuras rígidas:� Carbonato de calcio [CaCO3] y fosfato de

calcio [ Ca3(PO4)2 ] en huesos.

� Cuarzo [SiO2] en las diatomeas.

� Carbonato de calcio [CaCO3] en las conchas de moluscos.

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Sales DisueltasSales Disueltas

� Se encuentran en forma iónica:� Aniones: Cl-1, SO4

-2, PO4-3, HCO3

-1

� Cationes: Na+1, K+1, Ca+2, Mg+2

� Mantienen constante el pH� Interactúan en la turgencia celular:

� El K+ favorece imbibición y el Ca+2 la dificulta.

� Su variación provoca permeabilidad, excitabilidad y contractibilidad.

Sales AsociadasSales Asociadas

� Fundamentalmente iones que se unen a moléculas orgánicas:� Proteínas: fosfoproteínas

� Lípidos: fosfolípidos