semana número 7 · 2020-02-21 · • el agua químicamente pura es un líquido incoloro, insaboro...
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Semana Número 7
2020
El Agua y SolucionesDiapositivas con imágenes e
ilustraciones cortesía de Licda:
Lilian Guzmán.
El agua
Principal componente de nuestro planeta
cubre aproximadamente 75 % de la corteza
terrestre.
Componente mayoritario en peso de los
organismos vivos, incluyendo el cuerpo
humano. Al nacer tiene el 75 % y en la edad
adulta cerca del 60%.
Aproximadamente el 60 % esta en el interior de las
células (liquido intracelular), el resto 40 % circula en
la sangre y baña los tejidos ( Líquido extracelular)
Características importantes del agua
• El agua químicamente pura es un líquido incoloro, insaboro e inodoro ( cualquier color, sabor ú olor que presente, se debe a la presencia de impurezas).
• Por su polaridad, es buen solvente para sustancias iónicas y covalentes polares.
• Existe en la naturaleza como : sólido ( iceberg, témpanos, nieve) líquido ( lagos, ríos, mares) gaseoso( geiser, nubes)
Propiedades físicas del aguaEstado físico: Sólido, líquido, gaseoso.
Características organolépticas:
Incolora, insabora, inodora.
Densidad : 1g/cm3 (1 g/cc ; 1 g/mL )a 4 0C
Punto de congelación : 00C
Punto de ebullición: 1000C
Calor específico* : 4.184 J/ g °C ó 1.00 cal / g °C
* Es 4 veces más alto que la arena.( que se calienta
más en la playa, el arena o el agua de mar ?)
Tensión superficial y capilaridad
Tensión superficial: Fuerza de atracción
que mantiene unidas a las moléculas de
agua en la superficie. Gracias a esto la
superficie del agua se contrae y forma una
“gota esférica”, su superficie no es plana,
sino curva y forma un menisco cóncavo.
Ejemplos de la aplicación de la tensión
superficial en el mundo biológico.
La Tensión Superficial al provocar que lasuperficie actúe como si fuera unamembrana o piel delgada, invisible elásticapermite que algunos insectos puedanposarse sobre el agua o correr sobre ellasin hundirse.
Capilaridad
Capilaridad . Movimiento del agua a través
de finos capilares presentes en tejidos
vivos. Ej: movimiento de agua desde las
raíces a hojas y tallos en árboles, para la
absorción de nutrientes y agua.
Capilaridad . Movimiento del agua a través
de finos capilares presentes en tejidos
vivos. Ej: movimiento de agua desde las
raíces a hojas y tallos en árboles, para la
absorción de nutrientes y agua.
Funciones en el cuerpo humano
Movilización de nutrientes : participa en absorción y transporte de nutrientes.
Movilización de desechos: a través de riñones ( orina) ,tracto digestivo ( heces), piel( sudor) pulmones (exhalar).
Medio para reacciones enzimáticas El entorno acuoso favorece las interacciones entre sustancias, presentes en las células.
La mayoría de iones y moléculas pequeñas en la célula son hidrofilias y muy solubles en agua. o bien se dispersan en ella.
Control de la temperatura corporal: Debido a su alto calor específico de vaporización, ( 540 cal /g ), al hacer ejercicio, o en climas calurosos, se elimina el exceso de calor a través de sudoración.
Su calor especifico ( 1 cal/g °C) es superior a otros líquidos, lo que brinda una estabilidad térmica, evitando que se calienten o enfríen rápidamente los organismos vivos y así se evitan los cambios bruscos de temperatura en los seres vivos.
Desintoxicante: toxinas externas o
sustancias producto de nuestro metabolismo
,pueden solubilizarse o dispersarse en agua y
así eliminarse por orina, pulmones, sudor,
heces, antes de que se acumulen en
concentraciones tóxicas.
Función estructural: confiere volumen, y
resistencia a estructuras celulares. Esto es
evidente en músculos, órganos, tendones,
pues poseen alto porcentaje de agua.
Lubricante: presente en líquidos que rodean
estructuras que friccionan ( Ej: articulaciones),
así se minimiza el rozamiento y desgaste de
éstas estructuras y las protege de
traumatismos. En mucosas digestivas ,
respiratorias, urinarias, forma parte del liquido
que ayudan a la movilización y eliminación
del contenido en dichas vías.
Lubricante: presente en líquidos que rodean
estructuras que friccionan ( Ej: articulaciones),
así se minimiza el rozamiento y desgaste de
éstas estructuras y las protege de
traumatismos. En mucosas digestivas ,
respiratorias, urinarias, forma parte del liquido
que ayudan a la movilización y eliminación
del contenido en dichas vías.
Conductividad elevada comparada con
otros líquidos: esto le permite participar en
conducción de señales eléctricas en el sistema
nervioso.
El agua como solvente.
«El agua es el solvente polar mas
abundante en nuestro planeta»
Debido a su polaridad: Disuelve solutos
iónicos y covalentes polares .
Por su capacidad de formar puentes de
hidrogeno: dispersa moléculas que poseen
Hidrogeno unido a con N, O . Ej.: proteínas,
ácidos nucleicos, aún cuando sean
macromoléculas de alto peso molecular.
El agua el “solvente universal”
Debido a su abundancia en nuestro planeta
y organismos vivos, y su compatibilidad con
todos los tejidos vivos y su gran capacidad
de disolver sustancias. Es el solvente de
elección usado en medicamentos.
Por todo lo anterior, se considera
“El solvente Universal “
Hidrofilico é HidrofóbicoHidrofilico: sustancia que se disuelve en
agua ó tiene afinidad por ella, ej: sustancias
iónicas (Sal: NaCl), covalentes polares y
sustancias que forman puentes de
hidrogeno con el agua( carbohidratos,
proteínas, ácidos nucleicos).
Hidrofóbico : Sustancia que no se disuelve
ni dispersa en agua : Moléculas covalentes
NO polares( aceite, petróleo, ceras, grasas)
MezclaPorción de materia, formada por dos ó más
sustancias ( simples o compuestas) combinadas
en proporciones variables. Los componentes no
reaccionan químicamente entre si, es decir
conservan sus identidades,). Ejemplo:
Agua salada, agua azucarada, granito, mármol.
Aire, saliva, orina, etc.
“Es una combinación física de dos o más
sustancias en las que no cambian sus
identidades.”
Las mezclas pueden ser: Homogéneas y
Heterogéneas.
Mezcla Homogénea
“Mezcla de dos o más sustancias que se
distribuyen uniformemente entre ellas”
Forma una sola fase( no se identifican a simple
vista sus componentes)
Fase: porción de materia que tienen la misma
composición y propiedades en todas sus partes.
Las mezclas homogéneas se llaman
disoluciones ó soluciones, Ejemplo:
Aire, Agua de mar, Aleaciones, agua
azucarada, sueros intravenosos usados en
clínicas y hospitales.
Mezclas Heterogéneas• “Mezcla de dos ó más sustancias que no se
distribuyen, uniformemente, pudiendo observarse
a simple vista sus componentes”
Forman 2 ó más fases, distinguibles entre ellas.
• Se da cuando las sustancias tiene polaridades
diferentes ,no se disuelven ó dispersan entre
ellas. También pueden darse en caso de tener
pesos moleculares muy grandes o constituyen
agregados moleculares de gran tamaño.
• Ejemplo suspensiones, mezclas de aceites o
grasas en agua,
suspensionesLas partículas de las suspensiones son tangrandes, que pueden verse a simple vista , noatraviesan filtros ni membranas semipermeables (Ej. membranas biológicas) Por eso puedensepararse sus componentes por filtración y diálisis
Estas partículas debido a su gran tamaño, tienengran peso y sedimentan al dejarse en reposo.
• Ejemplo: Horchata, suspensiones antiácidas( Maalox, Mylanta), antibióticos para niños,lociónes para la piel (calamina).Por eso en esas mezclas hay indicación de“agitese antes de usarse”
SOLUBILIDAD
• Máxima cantidad de soluto que puede
disolverse en 100 g de solvente, a una
temperatura dada.
• El solvente generalmente es el agua
y la temperatura a la que se determina, es
a 20 0C. Cada sustancia, tiene una
solubilidad determinada en el agua. Ej:
NaCl, 36 g en 100 g de H2O, a 20°C.
SOLVATACIONProceso mediante el cual, un soluto es
rodeado por moléculas de solvente y lo
disuelve ( lo integra a la mezcla, de forma
homogénea).
Si el solvente es el agua, el proceso recibe
el nombre de “Hidratación”.
La región parcialmente negativa del agua
rodea la porción positiva del soluto y la
región parcialmente positiva del agua rodea
la porción negativa del soluto.
Solubilidad de compuestos iónicos
22
Iones hidratados
Solubilidad de MOLECULAS
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Cuando el soluto es una molécula ( covalente polar) y este
se disuelve en agua, la molécula se hidrata, la mayoría de
veces a través de enlaces de Hidrogeno ó dipolo-dipolo. .
AGUA
AZUCAR
MOLECULAS DE AZUCAR EN
SOLUCIÓN
Factores que afectan la solubilidad y la
velocidad de la solubilidad
1-TEMPERATURA:
A- Solutos sólidos : En la mayoría al aumentar
la temperatura, aumenta la solubilidad.
«A mayor temperatura, mayor la solubilidad»
B- Solutos gases :
Al aumentar la temperatura,
disminuye la solubilidad de los
gases disueltos.
Efecto de la Temperatura en la solubilidad de
algunas sustancias
25
So
lub
ilid
ad
(g
ram
os d
e s
olu
to /1
00
g d
e H
2O
)
Temperatura (∧C)
Factores que afectan la solubilidad( continuación)
2-PRESION
Aplicable a solutos gaseosos. El
comportamiento de éstos lo explica la ley de
Henry :” La solubilidad de un gas en un
líquido se relaciona directamente, a la
presión de dicho gas sobre el líquido”.
A mayor presión, mayor solubilidad.
En solutos sólidos y líquidos la presión NO
afecta significativamente su solubilidad.
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Presión liberada
Burbujas de CO2
Fuera de la
solución
GAS A BAJA
PRESIÓN
Menos
moléculas de
gas disueltas
Ej.: Bebidas
gaseosas
CO2 bajo alta
presión
Mucho CO2
disuelto en el
refresco
Molécula de
gas
Ej. Bebidas
gaseosas
Mas moléculas
de gas
disueltas
Factores que afectan solubilidad ( continuación )
3- Naturaleza del soluto y el solvente ( ésta depende del tipo de enlace que poseen las partículas) .
“igual disuelve igual”
Solutos polares, se disuelven en solventespolares. Ejemplos.
Moléculas donde predominan enlaces covalentes polares. (Que forman enlaces dipolo-dipolo o forman puentes de Hidrogeno) o sustancias que presentan enlaces iónicos.
Azúcar en agua, Sal en agua, alcohol en agua
Continuación factores que afectan la
solubilidad y la velocidad
Solutos no polares ( sustancias donde predominan los enlaces covalentes no polares , se disuelven en solventes no polares. EjemplosAceite en gasolina, pinturas de aceite en thiner ó en aguarrás.
Factores que afectan la velocidad de
la solubilidad, pero no la solubilidad.
Área Superficial ( tamaño de la partícula).
Afecta especialmente la velocidad de
solubilidad. A mayor área superficial
(menor tamaño de la partícula), se disuelve más
rápido. Ejemplo:
Un terrón o cubo de azúcar se disuelve
más lentamente que el azúcar granular.
SolucionesMezclas homogéneas de dos ó más componentes.
Se hallan formados por:
A-SOLUTO : se halla en menor cantidad.
B-SOLVENTE: se halla en mayor cantidad, y es el
que «solvata»: rodea e integra el soluto a la mezcla,
formando una porción de materia homogénea.
En la naturaleza, en las soluciones como el aire, el
agua de ríos, lagos y mares; NO se halla un solo
soluto sino una gran variedad de solutos disueltos en
el agua y en el aire.
SOLUTO SOLVENTE SOLUCIÓN EJEMPLO
GAS GAS GASAIRE
(O2 y N2)
GAS LÍQUIDO LIQUIDO
Bebidas
carbonatadas
(CO2 en H2O)
LÍQUIDO LIQUIDO LIQUIDORon
(alcohol en H2O)
LIQUIDO SÓLIDO SÓLIDOAmalgama dental
(Hg (l) en Ag (s)
SÓLIDO LÍQUIDO LÍQUIDO Azúcar en agua
SÓLIDO SÓLIDO SÓLIDOOro de 14 kilates
(Ag en Au)
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ESTADO FISICO DE LAS SOLUCIONES. Note el estado físico del
solvente, define el estado físico final de la solución.
Densidad de solucionesDensidad de una solución = masa / volumen.
La densidad de soluciones sólidas y líquidas,
se expresan en : g / cc ; g/ cm3 ; g/ mL
La densidad de soluciones gaseosas : g / L
Densidad de la orina :1.003-1.030 g/mL
Densidad del plasma :1.03 g/mL
Lea y comente la nota sobre densidad ósea, de la
sección la Química en la salud, pág: 37.
Densidad de solucionesDensidad = masa / volumen.
Unidades más comunes en las que se expresa la
densidad de las soluciones
.
Valores de algunas soluciones:
Hueso : 1.80 g / mL
Orina : 1.003 – 1.030 g / mL
Plasma sanguíneo: 1.03 g / mL
Aire ( seco) : 1.29 g / L
Soluciones sólidas Soluciones líquidas Soluciones gaseosas
g / cm3 g / mL g / L
Equivalencia mL, cm3, cc
Nota:
El uso de cc = cm3 es aplicable de
preferencia a sólidos. En la práctica ,
medica cuando se administran
medicamentos que son mezclas cuyo
solvente o medio dispersante es el agua, se
usa indistintamente cc = cm3 = mL . Aunque
en concepto existan diferencias.
Ejemplo, problemas de densidad
1-Calcule la densidad de un aceite si 280mL de éste
pesan 244.5 g.
d = m/v d= 244.5g / 280mL d= 0.8732 g/mL
2- Que volumen ocuparan 850 g de una solución que
posee una densidad 1.34 g /cm3.?
d = m / v, despejar v → v = m/ d
v= 850 g / 1.34 g /cm3 = 634.33 cm3
3-Resuelva el sig. Problema : La orina de un enfermo
renal tiene un valor de 1.045 g /mL. Se colectó 2,200g
de orina a que volumen corresponde.?
Ejercicios del libroProb. 1.63 inciso a pág.39 (Respuesta pag 46 )
Prob.1.79 ( pag 43 y resp pág46 )