El agua, pH y amortiguadores.

EL AGUAEl agua es el medio en donde se origin la vida.Es un componente esencial de todos los seres vivos. Adems, los ambientes acuticos estn poblados por una gran diversidad de seres vivos.Sin agua sera imposible la vida sobre la tierra

Importancia del AguaImportancia del AguaEl agua es la biomolcula ms abundante en el ser humano. Constituye un 65-70% del peso del cuerpo, debindose mantener alrededor de estos valores. De lo contrario, el organismo sufrira graves situaciones patolgicas.La importancia del estudio del agua estriba en que casi todas las reacciones bioqumicas del organismo tienen lugar en medios acuosos.Es el solvente por naturaleza, principal componente del aparato circulatorio, permite mantener la temperatura del cuerpo, vehiculiza los nutrientes y los desechos corporales.

Importancia del AguaImportancia del AguaDISTRIBUCIN: 2/ 3 EN COMPARTIMIENTO INTRACELULAR 1/3 EN COMPARTIMIENTO EXTRACELULAR

ESTRUCTURA MOLECULAR DEL AGUALa estructura de la molcula del agua tiene carcter tetradrico, con una hibridacin sp3 del tomo de oxgeno, situado en el centro, y los dos tomos de hidrgeno dispuestos en dos de los vrtices de dicho tetraedro.

ESTRUCTURA MOLECULAR DEL AGUALas dos restantes direcciones de enlace corresponden a los otros dos orbitales, ocupados cada uno de ellos por una pareja de electrones.El ngulo entre los dos tomos de hidrgeno es de 104.5; la distancia de enlace entre oxgeno e hidrgeno es de 0.096 nm.

Estructura Molecular del AguaLa mayor electronegatividad del oxgeno con respecto al hidrgeno, determina una distribucin asimtrica de la carga electrnica, con mayor densidad electrnica sobre el oxgeno, y un dficit electrnico sobre los hidrgenos.En consecuencia, la molcula de agua es un dipolo elctrico, sin carga neta. Esta estructura condiciona muchas de las propiedades fsicas y qumicas del agua, debido fundamentalmente a la posibilidad de establecimiento de puentes de hidrgeno entre molculas acuosas y de stas con otras molculas.

Puente de HidrgenoUn enlace por puente de hidrgeno se efecta entre un tomo electronegativo y el tomo de hidrogeno unido covalentemente a otro tomo electronegativo.Este enlace es mucho mas dbil que los enlaces covalentes, formndose y rompindose con mayor rapidez que estos ltimos.Cada molcula de agua puede interactuar por puentes de hidrogeno con otras cuatro molculas de agua.

Propiedades Fsicas y Qumicas del Agua1. Densidad mxima a 4 C:Esto permite que el hielo flote en el agua.Esta densidad anmala permite la existencia de vida marina en los casquetes polares ya que el hielo flotante acta como aislante trmico, impidiendo que la masa ocenica se congele.

2. Elevado Calor Especfico (1 cal/g x C) (calor necesario para elevar la temperatura de 1 g de agua en 1 C)Este alto valor permite al organismo importantes cambios de calor con escasa modificacin de la temperatura corporal.El agua se convierte en un mecanismo regulador de la temperatura del organismo, evitando alteraciones peligrosas, fundamentalmente a travs de la circulacin sangunea.

Propiedades Fsicas y Qumicas del Agua3. Elevada Temperatura de ebullicin:En comparacin con otros hidruros, la Temperatura de ebullicin del agua es mucho mas elevada (100 C a 1 atmsfera). Esto hace que el agua se mantenga liquida en un amplio margen de temperatura (0-100 C), lo que posibilita la vida en diferentes climas, incluso a temperaturas extremas.5. Elevada Conductividad Calrica:Permite una adecuada conduccin de calor en el organismo, contribuyendo a la termorregulacin, al mantener constante e igualar la temperatura en las diferentes zonas corporales.

4. Elevado Calor de Vaporizacin:La vaporizacin continua de agua por la piel y los pulmones constituye otro mecanismo regulador de la temperatura.La evaporacin del sudor contribuye a este mantenimiento, y supone la eliminacin total de unas 620 Kcal diarias.

Propiedades Fsicas y Qumicas del Agua6. Disolvente de compuestos polares de naturaleza no inica: Debido a la capacidad del agua de establecer puentes de hidrogeno con grupos polares de otras molculas no inicas. As, puede disolver compuestos como alcoholes, cidos, aminas y glcidos.7. Capacidad de Hidratacin o Solvatacin de Iones:El carcter dipolar del agua determina que sus molculas rodeen a los distintos iones, aislndolos del resto. A este fenmeno se le denomina hidratacin o Solvatacin de iones y facilita la separacin de iones de diferentes carga, lo que contribuye a la solubilizacin de compuestos inicos.

8. Disolvente de Molculas Anfipticas:El agua solubiliza compuestos anfipticos (se llaman asi aquellos que presentan en su estructura grupos polares y apolares simultneamente).Esta solubilizacin lleva consigo la formacin de micelas, con los grupos apolares o hidrfobos en su interior y los grupos polares o hidrfilos orientados hacia el exterior para contactar con el agua.El agua es considerada como el disolvente universal, permitiendo la realizacin de procesos de transporte, nutricin, osmosis, etc., cuya ausencia hara imposible el desarrollo de la vida.

Propiedades Fsicas y Qumicas del Agua10. El agua es un electrolito dbil:Ello se debe a la naturaleza de su estructura molecular. Libera el mismo catin que los cidos (H+; ion hidrgeno o protn, o ion hidronio) y el mismo anin que las bases (OH-; ion hidroxilo). Por tanto, el agua es un anfolito o sustancia anftera, es decir, puede actuar como cido o como base.9. Elevada Tensin Superficial:Determina una elevada cohesin entre las molculas de su superficie y facilita su funcin como lubricante en las articulaciones.Las sales biliares ejercen esta accin tensoactiva en el intestino delgado, facilitando la emulsin de grasas y, con ello, la digestin.

Arrhenius (1883).

cido: Sustancia que, en disolucin acuosa, da H+HCl H+ (aq) + Cl- (aq)Base: Sustancia que, en disolucin acuosa, da OH-NaOH Na+ (aq) + OH- (aq)Definiciones acido - base

Definiciones acido - base Brnsted-Lowry (1923)cido: Especie que tiene tendencia a ceder un H+Base: Especie que tiene tendencia a aceptar un H+

Brnsted-Lowry (1923)NH3 (aq) + H2O (l) NH4+ (aq) + OH- (aq)

Comportamiento cido base del aguaVemos que el agua se puede comportar comocido: cediendo H+ a bases.Base: aceptando H+ de cidos.Decimos que el agua tiene comportamiento ANFTERO

pHAl disolver un cido en agua, este se disociar totalmente (cido fuerte) parcialmente (cido dbil) produciendo determinada [ H+ ] en la solucin.Mientras mas fuerte sea el cido ( mayor Ka), mayor ser la [H+] Se define el pH de una solucin como:

pH = - log [H+] = log 1/[H+]

ESCALA DE pHLas sustancias con pH < 7 son cidosLas sustancias con pH > 7 son bsicasLas sustancias con pH = 7 son neutras

Definicin de pOHDefinimos pOH como: pOH = - log [OH-] = log 1/[OH-]

De las definiciones de pH y pOH se puede concluir que:

[H+] = 10 pH

[OH-] = 10-pOH

Agua pura: [H3O+] = [OH-] ; [H3O+] = 10-7 pH = 7 [OH-] = 10-7 pOH = 7

H2O(l)H3O+ (ac) OH- (ac)

H2O(l)[H+] [OH-] K =---------------------[H2O]

Kw = K [H2O] = [H+] [OH-] = 1x 10-14 Auto ionizacin del agua

Producto inico del aguaKw = [H+] [OH-] = 1x 10-14Si aplicamos - log: - log Kw = - log [H+] [OH-] = - log 1x 10-14 pKw = - log [H+] log [OH-] = 14

pKw = pH + pOH = 14

BUFFERS O SOLUCIONES TAMPONESSon soluciones que mantienen prcticamente constantes los valores de pH con pequeos agregados de cidos o bases. Son soluciones formadas por un cido o una base dbil y su par conjugado (una sal).Ej: cido cetico/acetato de sodioamoniaco/cloruro de amonio

Soluciones amortiguadoras reguladoras

1. Sistema cido - Sal: Constituido por un cido dbil y una sal de ese cido (una base fuerte). Ejemplo: HAc / NaAc; HCN / NaCN.

2. Sistema Base - Sal: constituido por una base dbil y una sal de esa base (un cido fuerte). Ej.: NH3 / NH4Cl.

La ecuacin de Hendersson-Hasselbach se utiliza para calcular el pH de una solucin amortiguadora.

Sistemas amortiguadores biolgicos.Principales soluciones reguladoras del organismoSistema carbonato/ bicarbonato: Na2CO3 / NaCO3-Sistema fosfatos: Na2HPO4 / NaH2PO4Sistema de las protenas

Caractersticas importantes de una disolucin amortiguadora:

* Su pH depende de Ka y de las concentraciones* Su capacidad amortiguadoraCapacidad amortiguadora: Cantidad de cido o base que se puede agregar a un tampn antes de que el pH comience a cambiar de modo apreciable.

De qu depende?

* Del nmero de moles de cido y base(deben ser altos para que la capacidad tambin lo sea)* Del cociente [base]/[cido].(para que la capacidad sea alta, ha de ser prximo a 1. Si es < 0.1 > 10, no ser muy eficiente.Mayor eficiencia: cuando pH = pKa)

Funciones Bioqumicas y Fisiolgicas del AguaLas funciones bioqumicas y fisiolgicas que el agua desempea en el organismo se basan en sus propiedades fsico-qumicas.Entre ellas destacan:El agua acta como componente estructural de macromolculas, como protenas, polisacridos, etc., ya que estabiliza su estructura, fundamentalmente a travs de la formacin de puentes de hidrgeno.El carcter termorregulador del agua permite conseguir un equilibrio en todo el cuerpo, la disipacin de cantidades elevadas de calor metablico, etc.

Compartimentacin Acuosa CorporalSegn su compartimentacin, el agua corporal se puede clasificar en agua intracelular y extracelular.El agua intracelular existe en el interior de la clula, tanto en el citosol como en el resto de las estructuras celulares, y constituye un 70% del total del agua existente en el organismo.

Compartimentacin Acuosa CorporalEsta agua intracelular se puede clasificar a su vez en:Agua libre, de la que puede disponer la clula de inmediato y con facilidad.Agua ligada o asociada, que es la que se encuentra unida a estructuras y entidades macromoleculares.

Compartimentacin Acuosa CorporalEl agua extracelular constituye un 30% del contenido total de agua en el organismo y se puede clasificar en:Agua plasmtica, en la que se incluye el agua del plasma y de la linfa, y que supondra un 7% del total.Agua intersticial, que comprende el agua presente en el lquido intersticial, en el lquido cefalorraqudeo, en el humor ocular, etc. Supone un 23% del total del agua del organismo.

Ingestin y Excrecin del AguaEn lo referente a la ingestin y excrecin de agua en los seres humanos, los valores considerados como normales son los siguientes:Ingestin media (2700 mL)Bebida: 1300 mLAlimentos: 900 mLOxidacin metablica: 500 mL

Ingestin y Excrecin del AguaExcrecin (2700 mL)Respiracin: 500 mLTranspiracin, evaporacin: 700 mLOrina: 1400 mLHeces: 100 mL

GRACIAS POR SU FINA ATENCIONNunca andes por el camino trazado, pues te conducir nicamente hacia donde los otros fueron. Graham Bell.

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