EL PLANETA DEL AGUA

Singular entre los planetas del sistema solar.

La tierra es un mundo oceánico

E l A G U A

• Sustancia indispensable para la existencia y desarrollo de todos los tipos de vida.

• Se presenta en tres estados físicos: líquido, sólido y gaseoso.

EL A G U A • Factor más importante de la evolución.• Propiedades físicas y químicas son necesarias

para los seres vivos.• La vida sin el agua sería solo un pensamiento,

no una realidad.• Donde hay VIDA hay AGUA:• DESIERTOS• AGUAS TERMALES• ARTICO Y ANTÁRTICO

El agua se formó hace miles de millones de años.

Se produjo en el globo terráqueo por interacciones de :

Temperatura elevada de hidrocarburos atmosféricos

Silicatos Óxidos de hierro.

El agua ha afectado nuestro continente Primera lluvia duró 60, 000 años. Ha erosionado rocas y ha formado

continentes y montañas. La vida surgió en los mares. El agua se presenta en tres estados

físicos: líquido, sólido y gaseoso. Las propiedades del agua están en

función de su estructura molecular.

• En algunos casos puede constituir hasta 95% de su peso (medusas);

• 70% el cuerpo humano es agua • Ciertos tejidos, como huesos, pelos y dientes,

contienen una baja concentración de ella.• Cuerpo humano pierde agua de manera

continua a través de : sudor, orina, respiración y las heces;

• Se recuperan aproximadamente 1.5 litros de agua como mínimo al día

• Una pérdida de 10% causa de enfermedad• Una pérdida de 20% puede causar la muerte.

El agua y la vida El agua es un ejemplo de un enlace covalente polar. Covalent bonds have characteristic geometries

A water molecule has a net dipole moment caused by unequal sharing of

electrons

Como sabemos que es un dipolo

– +

CAMPO ELÉCTRICO

δ–

δ–

δ–

δ–

δ–

δ–δ–

δ+δ+

δ+

δ+

δ+

δ+

δ+

Por qué se disponen así las cargas?

The hydrogen bond underlies water’s chemical and biological properties

Se pueden establecer 4 puentes de hidrógeno.

En una sola molécula de agua

El enlace por puente de hidrógeno

• Temperatura tiene un efecto muy importante sobre la intensidad de interacción.

• A bajas temperaturas se favorecen los puentes de hidrógeno.• A altas se inhibe su formación. • El hielo tiene 100% de puentes de hidrógeno.• Vapor de agua carece de ellos.• Funciones biológicas del hombre se efectúan en una

temperatura alrededor de 37°C .• A esta temperatura se conservan de 35 a 47% de puentes de

hidrógeno.

PROPIEDADES DEL AGUA• EL AGUA ES MUY COHESIVA• ES EL DISOLVENTE UNIVERSAL• EXISTEN MOLECULAS POLARES QUE NO DISULVEN

MUCHAS SUSTANCIAS.• MODERA LOS EFECTOS DE CAMBIOS DE

TEMPERATURA• SU CALOR ESPECÍFICO ES MUY ALTO, POR ELLO

NOSOSTROS AGUANTAMOS MUCHO CALOR• CALOR DE VAPORIZACIÓN MUY ELEVADO• CALOR DE FUSIÓN ELEVADO POR ELLO AÚN CON

POCO DE FRIO NO SE CONGELA

FUNCIONES DEL AGUA

• INTERVIENE EN MUCHAS REACCIONES DE LOS SERES VIVOS

• TANTO DE SINTESIS COMO DE DEGRADACIÓN• EL AGUA EN NUESTRO CUERPO, EN NUESTRAS

CÉLULAS SE ROMPE AÚN CUANDO ES UN COMPUESTO MUY ESTABLE

• ESTO HACE QUE EXISTAN IONES HIDROXILO Y/E IONES HIDROGENO

Punto de ebullición y de congelación

• Son muy altos.• Permiten que exista en estado líquido en

una amplia gama de temperaturas.• Favorece la existencia de seres vivos en

ambientes con temperatura extrema.

Calor específico.• Es muy alto.• Permite que cuando se encuentra en

grandes extensiones y volúmenes, sea regulador de la temperatura ambiental.

• En un organismo realiza los cambios en la temperatura corporal.

Calor latente de vaporización

• Es el número de calorías requerido para transformar un gramo de líquido a vapor. • Al ser elevado convierte el agua en un

termorregulador en los organismos tanto vegetales como animales.

• Cohesión. Es la fuerza de unión entre dos partículas de la misma naturaleza.

• Adhesión. Es la fuerza de unión entre dos partículas de distinta naturaleza.

• Capilaridad. Es el resultado tanto de la cohesión como de la adhesión del agua y se manifiesta en fenómenos como la ascensión del agua de la raíz a las hojas de las plantas.

D i s o c i a c i ó n

• Es la ruptura de moléculas de agua.• Agua líquida, además de moléculas de agua

(aisladas o agrupadas por puentes de hidrógeno), existe una pequeña proporción de moléculas disociadas en sus iones.

• En el agua pura hay moláculas disociadas

Ionización del agua y el pH

• La ionización del agua se da en dos por cada por cada mil millones de moléculas

• El agua pura contiene concentraciones iguales de ambos iones.

• Si la concentración de iones hidrogeno es mayor la solución es ácida.

• Si la concentración de iones hidroxilo es mayor la solución es básica

• El grado de acidez de una sustancia se expresa en términos de pH

OH

H

O

HH

agua Ión hidroxilo Ión de hidrógeno

• Es importante conocer que tanto se disocia el agua.

• La Keq nos ayuda a este caso.

• Además nos ayuda a evaluar la concentración de ambos iones

• La constante de equilibrio medida experimentalmente a 25oC = 1.8 X 10 -16 M

Keq =[H][OH] [H2O]

Concentración del agua en agua pura

• Dividir el peso del agua en un litro de agua entre su peso molecular

• El peso del agua en un litro es 1000gr• Así que dividir 1000/ 18 = 55.5 M• 55.5 M es la concentración del agua en agua

pura[ H ] [ OH ]= Keq [ H2O ]

[ H ] [ OH ]= [1.8 X 10 -16 ] [ 55.5 ]

• Sabiendo el valor de la constante de equilibrio.• Sabiendo la concentración del agua• Se puede saber la concentración del producto

de los iones

OH

H

O

H H

agua Ión hidroxilo

Ión de hidronioOH

H

O

H

H

• [OH][H] = 1.0 X 10 -14 M• Y como [OH] = [H] • [OH] = 1.0 X 10 -7 M• Si desarrollamos esta cantidad

observaremos que es muy pequeña 0.0000001M

• Para ello se introdujo el término de pH y pOH Por SOREN SORENSEN

• El pH es :

• pH=-log [H] • Asi que el valor de [H] = 1.0 X 10 -7 M• Se convierte en pH de 7.0• La escala de pH es LOGARITMICA• Ya que un pH de 7.0 tiene 10 veces más

iones hidronio que una solución de pH de 8.0

Escala de pH• Esta escala hace que el

agua al unirse con otros compuestos ácidos o básicos, tiendan a la neutralidad.

• El pH de nuestro medio interno esta entre 7.3 a 7.4

• Cualquier variación acarrearía problemas

NEUTROH =OH

7.0 AGUA PURA

SALIVA

14.0 NaOH

0.0

9.0BICARBONATO

1.0JUGO DE LIMAJUGO GÁSTRICO

2.0JUGO DE LIMÓN

4.0CERVEZA

13.0LIMPIADOR DE ESTUFAS

10.0DETERGENTES

MÁ S

ÁCIDO

MÁ S BÁSICO

Equilibrio Acido Base • El pH es la expresión matemática

de la concentración de H concentración de H+. • El organismo trata de mantener el

pH dentro de valores estrechos, lo normal entre 7.35 a 7.45. • Valores < 7.35: Acidemia > 7.45:

Alcalemia

Alteraciones acido basicas simples• Acidosis metabólica: Disminución de

HCO3• Alcalosis metabólica: Aumento de

HCO3• Acidosis respiratoria: Aumento de

PCO2• Alcalosis respiratoria: Disminución de

PCO2.

MINERALES • Las sales minerales son moléculas

inorgánicas que desempeñan una función en el organismo dependiendo del estado físico en que se encuentran:

• Sales insolubles o precipitadas • Sales solubles en agua o en disolución

Sales insolubles o precipitadas • Forman estructuras sólidas que sirven de protección y sostén, ejemplo:• Caparazones de CaCO3 de crustáceos y moluscos • Caparazones silíceos de radiolarios y diatomeas.

· Esqueleto interno de vertebrados, formado de varios compuestos minerales: fosfato, cloruro, fluoruro y CaCO3.

• Algunas células vegetales incorporan sales minerales en su pared de celulosa, por ejemplo:

• las células de la caña poseen impregnaciones silíceas • Citoplasma de células de algunos vegetales se acumulan cristales de oxalato cálcico, • el exceso de su ingesta contribuye al desarrollo de cálculos renales o biliares.• Células animales existen minerales con diferentes misiones; por ejemplo:• Otolitos del oído interno que son cristales de CaCO3, intervienen en el

mantenimiento del equilibrio.

• Óxido de hierro presente en numerosas especies, se utilizan como brújula interna para orientarse en su desplazamiento.

Sales solubles en agua o en disolución • Se encuentran disociadas en sus formas iónicas :cationes y aniones.• Principales cationes (+): sodio, potasio, magnesio, amonio, el catión

ferroso y el férrico. • Principales aniones (–) : cloruro, carbonato, bicarbonato y fosfato.• Algunas funciones de cationes y aniones: • Participación en reacciones bioquímicas.• Regulación de la concentración de agua en el interior del organismo.• Mantener el equilibrio hídrico de los seres vivos.• Regulación de fenómenos vitales como la transmisión del impulso

nervioso, la contracción muscular y la coagulación de la sangre (Na+, K+ y Ca++).

• Regulación del pH tanto intracelular como extracelular.• Regulación de la solubilidad de determinadas proteínas que son

activas y estables en disoluciones salinas y no lo son en agua pura.

BIOELEMENTOS• Todos los seres vivos están constituidos, cualitativa y

cuantitativamente por los mismos elementos químicos. • De todos los elementos que se hallan en la corteza terrestre, sólo

unos 25 son componentes de los seres vivos. • Se denominan elementos biogenésicos o bioelementos a

aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos.

• Atendiendo a su abundancia (no importancia) se pueden agrupar en tres categorías:

• Macroelementos, • Microelementos y o• Oligoelementos.

Macroelementos o Bioelementos Primarios (C, H, O, N).

• Son los elementos mayoritarios de la materia viva.• Constituyen el 95% de la masa total. • Poseen propiedades físicoquímicas que los hacen idóneos :• Forman entre ellos enlaces covalentes, compartiendo

electrones.• El carbono, nitrógeno y oxígeno, pueden compartir más de un

par de electrones, formando enlaces dobles y triples.• Poseen gran versatilidad para el enlace químico por compartir

electrones.• Son los elementos más ligeros con capacidad de formar

enlace covalente, dichos enlaces son muy estables

Oligoelementos • Conjunto de elementos químicos que están presentes en los

organismos en muy baja concentración.• Son indispensables para el desarrollo armónico del organismo.• Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos.• 16 de ellos pueden considerarse comunes para casi todos

Hierro Manganeso

Níquel Flúor

Cobre Cromo

Zinc Cobalto

Yodo Selenio

Boro Molibdeno

Silicio Estaño

Vanadio Magnesio

Oligoelementos, Funciones.

Azufre: Se encuentra en dos aminoácidos (cisteína y metionina), presentes en todas las proteínas. También en sustancias como la coenzima AFósforo: Forma parte de los nucleótidos de los ácidos nucleicos, de coenzimas y fosfolípidos (esenciales de las membranas celulares). Forma parte de los fosfatos, sales minerales abundantes en los seres vivos.Magnesio: Forma parte de la clorofila, y en forma iónica actúa como catalizador, junto con las enzimas, en muchas reacciones químicas del organismo.Calcio: Forma el carbonato de calcio de los huesos. En forma iónica interviene en la contracción muscular, coagulación sanguínea y transmisión del impulso nervioso.Sodio: Catión abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular.Potasio: Catión más abundante en el interior de las células; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular.Cloro: Anión más frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fluido intersticial.Hierro: Esencial para la síntesis de clorofila, catalizador en reacciones químicas y forma parte de los citocromos de la respiración celular, y en la hemoglobina para el transporte de oxígeno.Manganeso: Interviene en la fotolisis del agua, durante el proceso de fotosíntesis en las plantas.Yodo, Iodo: Necesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo.Flúor: Forma el esmalte dentario y de los huesos.

• Cobalto: Forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina.Silicio: Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales como en las gramíneas.Cromo: Interviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre.Zinc: Actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo.Litio: Actúa sobre los neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir estados depresivos.Molibdeno: Forma parte de las enzimas vegetales que actúan en la reducción de los nitratos por parte de las plantas.Níquel: Importante para el buen funcionamiento del páncreas..Cobre: Interviene en la fotosíntesis, contribuye a la formación de glóbulos rojos y al mantenimiento de vasos sanguíneos, nervios, sistema inmunológico y huesos.Boro: En las plantas es esencial para el mantenimiento de la estructura de la pared celular y de las membranas.Vanadio: Regulación del metabolismo de los lípidos.Estaño: Importante para el crecimiento capilar, mejora el funcionamiento del sistema inmunológico y de los reflejos.Selenio: Es un antioxidante, estimula el sistema inmunológico e interviene en el funcionamiento de la glándula tiroides.

PREGUNTA PARA TODOS

QUE HORA ES?