ENLACES QUÍMICOS

GOBIERNO REGIONAL DE LAMBAYEQUE

UNIDAD DE GESTIÓN EDUCATIVA LOCAL

CHICLAYO “AÑO DE LA DIVERSIFICACIÓN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACIÓN”

Panamericana Norte 775 – Carretera a Lambayeque – Central Telefónica 612774 http://ugelchiclayo.regionlambayeque.gob.pe Portal UGEL.CHICLAYO

Dr. Juan Luis RODRIGUEZ VEGA – Lic. Gillermina PEJERREY CAMPODONICO

ACTIVIDAD INICIAL

I. GENERALIDADES Los enlaces químicos determinan las propiedades de las sustancias. Dependiendo del tipo de enlace la

sustancia puede ser sólida, líquida o gaseosa; soluble o insoluble en agua y conductora o no de la corriente eléctrica. Recordemos que en solubilidad se cumple “que lo semejante disuelve a lo semejante” es decir, una sustancia se disuelve en otra cuando tiene el mismo enlace y presenta las mismas fuerzas intermoleculares (enlace físico); en efecto los compuestos covalentes no polares se disuelven en solventes covalentes no polares debido a la presencia de las fuerzas de dispersión de London. De igual manera, los compuestos covalentes polares son solubles en solventes polares por la presencia de las fuerzas dipolo-dipolo.

Son fuerzas de naturaleza electromagnética (eléctrica y magnética) predominantemente eléctrica que unen a

los átomos y las moléculas. Si estas fuerzas unen átomos entre sí con el objetivo de formar moléculas, sistemas cristalinos, compuestos o iones poliatómicos, se llama enlace químico. Si unen moléculas polares y no polares se llama, físico o intermolecular y es determinante en las propiedades macroscópicas de las fases condensadas de la materia

El enlace iónico se origina por la transferencia de electrones del metal hacia el no metal formando cationes y

aniones, los cuales se mantienen unidos mediante una fuerza electrostática, aunque hay excepciones. El enlace covalente se origina entre no metales, donde existe una compartición de electrones y los átomos no metálicos se mantienen unidos mediante una fuerza electromagnética, principalmente eléctrica, que surge cuando los electrones compartidos son atraídos por los núcleos de los átomos enlazados.

El enlace metálico permite mantener unidos a los átomos metálicos formando redes tridimensionales de

cationes en un mar de electrones de valencia Estos electrones se conservan unidos a una red de cationes mediante atracciones electrostáticas, pero están distribuidos uniformemente en toda la estructura, de modo que ningún electrón está asignado a algún catión específico.

SESIÓN 02 ENLACES QUÍMICOS Y FÍSICOS

APRENDIZAJE ESPERADO:

� Conoce los tipos de enlaces químicos y físicos, su influencia en las propiedades y estructura de las sustancias. � Reconoce las diferencias entre las sustancias con enlace iónico y covalente en relación a la conductividad

eléctrica, solubilidad. � Reconoce los electrolitos fuertes, débiles y no electrolitos.

INDICADOR:

Diferencia los tipos de enlace mediante experimentos aplicativos, demostrando orden y limpieza

Se muestran diferentes sustancias, y responden a las siguientes preguntas: � ¿Qué sustancias se disuelven entre sí? � ¿Por qué no se disuelven algunas sustancias entre sí? � ¿Qué sustancias conducen la corriente eléctrica? � ¿Qué debe tener una sustancia para conducir la

corriente eléctrica?

“PROMOCIÓN DEL USO DE MATERIAL DE LABORATORIO DE CIENCIAS PARA EL LOGRO DE APRENDIZAJES SIGNIFICATIVOS DE CTA” - 2015






Esta movilidad de los electrones justifica la conductividad eléctrica al aplicar una diferencia de potencial ya que éstos fluyen, de la terminal negativa hacia la positiva. La conductividad térmica, también puede explicarse gracias a esa alta movilidad de los electrones, que transfieren fácilmente energía cinética por todo el sólido. Otras propiedades que se desprenden de este enlace son la maleabilidad, ductibilidad, brillo metálico, tenacidad, etc.

La corriente eléctrica está formada por partículas cargadas en movimiento, por tanto, para que una sustancia

sea capaz de conducir la electricidad, debe estar formada por partículas cargadas que puedan transportar la misma. Además estas partículas deben ser móviles para fluir a través del material. Se comprueba que una sustancia es conductora (electrolito) si forma parte del circuito eléctrico y permite el paso de electricidad.

Los enlaces intermoleculares son un conjunto de fuerzas de naturaleza eléctrica que determinan las

propiedades macroscópicas de las sustancias, como el punto de fusión, de ebullición, solubilidades, etc. Por lo general, son más débiles que los enlaces interatómicos. Para determinar el tipo de enlace intermolecular, debemos conocer primero si una molécula es polar o apolar. Encontramos principalmente al enlace dipolo – dipolo, puente de hidrógeno y fuerzas de London.

El enlace dipolo – dipolo son fuerzas que mantienen unidas a moléculas polares, es decir, moléculas con dipolo

permanente, su origen es electrostático. El enlace Puente de Hidrógeno es un tipo de enlace especial de interacción dipolo – dipolo, entre el hidrógeno y los átomos muy electronegativos como el F, O y N. Es el enlace intermolecular más fuerte. Estas moléculas siempre tienen pares de electrones no compartidos,

Las Fuerzas de Dispersión o de London don fuerzas débiles que permiten la unión de moléculas apolares y

polares inducidas o instantáneas. Esta atracción es única en las moléculas apolares y se produce debido a la aparición de dipolos instantáneos o inducidos. Estas fuerzas crecen al aumentar su masa molecular y se deben a las atracciones existentes entre pequeños dipolos instantáneos que se crean con el movimiento de electrones.

II. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS a) Materiales:

• 02 equipos de multitéster o equipo conductor de luz y electricidad

• 05 vasos de precipitación de 50 mL • 10 pipetas graduadas de 10 mL • 20 tubos de ensayo y 4 picetas • 04 gradillas • 01 balanza • 04 pinzas y 04 espátulas • 04 bombillas de succión

b) Reactivos: • Solución de ácido acético: CH3COOH

(vinagre) • Agua destilada • Azúcar de mesa: sacarosa • NaCl • Solución HCl cc • Alcohol etílico: C2H5OH • Acetona: CH3COCH3 • Aceite de cocina

III. PROCEDIMIENTO Y EXPERIMENTACIÓN

EXPERIENCIA N°01: SOLUBILIDAD

1. En un tubo de ensayo mezclar cada una de las siguientes sustancias:

a) 1 g de NaCl y 2 mL de agua b) 1 g de azúcar y 2 mL de agua c) 0,5 mL de aceite y 2 mL de alcohol etílico d) 2 mL aceite de cocina y 1 mL de acetona e) 1 g de azúcar en 1 mL de acetona f) 1 mL de acetona y 2 mL de alcohol etílico






2. Anote las observaciones del experimento

N° Tubo Reactivo 1 Reactivo 2 Observación 1 1g de NaCl 2 ml de agua Presencia de precipitado 2 1g de azúcar 2 ml de agua Solución homogénea - Solubilidad 3 2 ml de aceite 2 ml de A. etílico Presencia de 2 fases – Diferencia de polaridad 4 2 ml de aceite 1 ml de acetona Presencia de 2 fases – Diferencia de polaridad 5 1 g de Azúcar 1 ml de acetona No hay solubilidad. Participa punto de

saturación 6 1 ml de acetona 2 ml de Alcohol Presencia de una fase - Solubilidad

EXPERIENCIA N°02: CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA

1. En un vaso de precipitación de 50 mL colocar 10 mL de las siguientes sustancias:

a) Solución de NaCl al 20% m/V b) Solución de alcohol etílico al 10% V/V c) Solución de acetona al 10% V/V d) Solución de ácido acético al 5% V/V e) Solución de azúcar al 10 % m/V f) Solución de HCl cc

2. Introduzca en cada una de las soluciones los electrodos del multitéster o en el equipo conductor de luz y

electricidad, teniendo en cuenta que al realizar cada experiencia los electrodos deben lavarse previamente con agua destilada.

3. Anote las observaciones de cada experimento:

Vaso de

precipitación Solución/ Tipo de solución Conductividad eléctrica

1 NaCl al 20% m/V Sí conduce la corriente eléctrica 2 alcohol etílico al 10% V/V No conduce la corriente eléctrica 3 acetona al 10% V/V No conduce la corriente eléctrica 4 ácido acético al 5% V/V Sí conduce la corriente eléctrica 5 azúcar al 10 % m/V No conduce la corriente eléctrica 6 HCl cc Sí conduce la corriente eléctrica

IV. INTERPRETACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS V. CONCLUSIONES

- El tipo de enlace influye en las propiedades y estructura de las sustancias. - Las sustancias en las que se produce disociación se manifiesta la conductividad eléctrica. - Las sustancias con mayor peso molecular, son menos solubles. - La solubilidad no depende del tipo de enlace o si ambas o una de ellas es orgánica o

inorgánica. Depende de la polaridad de sus moléculas: polar + polar o apolar + apolar. - La solubilidad depende del factor de saturación. - A más temperatura mayor solubilidad (en los gases es inverso). - Las experiencias prácticas en el laboratorio permiten el logro de los aprendizajes

significativos.






VI. CUESTIONARIO 1. ¿Cuándo una sustancia es soluble en otra?

Morfológicamente cuando la mezcla de ambas se vuelve una solución, es decir, que no se pueden distinguir ambas fases, se observan como una sola y no puedes distinguir una sustancia de la otra. Técnicamente seria cuando una sustancia es soluble en otra quiere decir que esta tiene un grado de SOLUBILIDAD. Siendo entonces la SOLUBILIDAD la medida dela capacidad de 1 sustancia para disolverse en otra. Puede expresarse en moles por litro, en gramos por litro, o en porcentaje de soluto; en algunas condiciones la solubilidad se puede sobrepasar, denominándose a estas soluciones sobresaturadas. Siendo una disolución una mezcla homogénea de dos o más sustancias. La sustancia disuelta se denomina soluto y está presente generalmente en pequeña cantidad en comparación con la sustancia donde se disuelve denominada disolvente o solvente.

2. ¿De qué manera influyen los enlaces químicos y físicos en la solubilidad de las sustancias? Como se ha comprobado mediante experiencias cotidianas, hay sustancias muy solubles en agua (azúcar), otras muy poco solubles y otras prácticamente insolubles (aceite), por lo tanto la solubilidad no posee siempre valor fijo o constante sino que depende de ciertos factores que harán de la solubilidad un valor que puede ser aumentado o disminuido según sea el factor modificante y entre estas se destacan los ENLACES QUIMICOS: Los enlaces químicos los podemos encontrar de tres características: IONICOS, POLARES Y NO POLARES (El primero es unión entre iones y el polar como su nombre lo indica, la molécula tiene una estructura espacial que presenta un polo positivo y otro negativo).Por lo tanto, para ratificar la frase anterior hay que observar el siguiente cuadro.

TIPO DE SOLVENTE TIPO DE SOLUCION ¿ES PROBABLE QUE SE MEZCLEN Y FORMEN UNA

SOLUCION?

POLAR POLAR SI

POLAR NO POLAR NO

POLAR IONICO SI

NO POLAR POLAR NO

NO POLAR NO POLAR SI

NO POLAR IONICO NO

“Tanto la agitación como el grado de división de un soluto (molido o trozos grandes) no son factores que modifican el valor de la solubilidad, el único efecto que ellos producen es modificar la velocidad del proceso de disolución”.

3. ¿Por qué algunas sustancias conducen la corriente eléctrica y otras no? Ningún solvente puro conduce la corriente eléctrica. Y ningún soluto puro conduce la corriente eléctrica, a menos que este en estado líquido. Pero una solución puede conducir la corriente. Para que esto suceda, la solución debe estar formada por un soluto electrolito (es decir, compuestos formado por enlaces iónicos no orgánicos) y por un solvente polar como el agua, lo cual forma una solución electrolito. Las soluciones de NaCl (sal común) o CuSO4 (sulfato cúprico) en agua conducen la electricidad a toda su intensidad. Pero, el ácido acético o vinagre común (CH3-COOH) al disolverse en agua produce iones los cuales pueden conducir la electricidad, pero solo levemente. Las sustancias iónicas conducen la electricidad cuando están en estado líquido o en disoluciones acuosas, pero no en estado cristalino, porque los iones individuales son demasiado grandes para moverse libremente a través del cristal. La falta de conductividad del enlace covalente se puede explicar porque los electrones de enlace están fuertemente localizados atraídos por los dos núcleos de los átomos enlazados. La misma explicación se puede dar para las disoluciones de estas sustancias en disolventes del tipo del benceno, donde se encuentran las moléculas individuales sin carga neta moviéndose en la disolución. Dada la elevada energía necesaria para romper un enlace covalente, es de esperar un elevado






punto de fusión cuando los átomos unidos extiendan sus enlaces en las tres direcciones del espacio como sucede en el diamante; no obstante, cuando el número de enlaces es limitado como sucede en la mayor parte de las sustancias (oxígeno, hidrógeno, amoníaco, etc.) con enlaces covalentes, al quedar saturados los átomos enlazados en la molécula, la interacción entre moléculas que se tratará más adelante, será débil, lo que justifica que con frecuencia estas sustancias se encuentren en estado gaseoso a temperatura y presión ordinarias y que sus puntos de fusión y ebullición sean bajos.

4. ¿Qué son soluciones electrolitos y cuál es el papel que cumplen en los procesos biológicos?

Se considera que una molécula o un átomo se hayan distribuido en “n” compartimientos cuando forma parte de especies químicas diferentes. COMPARTIMENTOS FISICOS: núcleo, citoplasma y mitocondrias. COMPARTIMENTOS QUÍMICOS: incorporación a especies químicas diferentes. Los electrolitos en solución se disocian en mayor o menor grado en sus iones, la forma no disociada y cada uno de los iones tiene distinta capacidad para atravesar la membrana celular; la membrana tiene grupos cargados que crean campos eléctricos y esto influye sobre la permeabilidad iónica; esta influencia establecer una gamma de movilidades de iones en el seno de la membrana que provocan aparición de potenciales eléctricos, los cuales influyen a la vez en la permeabilidad. El origen de los potenciales eléctricos en las membranas biológicas es: Potenciales de tipo Donnan, provocadas por distribución particular de iones móviles debido a la existencia de sustancias de movilidad restringida y distribución asimétrica. Normalmente sustancias como sales disocian y los iones tienden a distribuir se uniformemente entre los compartimientos, sistema en equilibrio; pero si por alguna razón las especies iónicas no alcanzan distribución homogénea y queda restringida a una parte del sistema se alcanzaran tipos diferentes de equilibrio: equilibrio Donan. Las razones por las que una especie queda restringida a una parte del sistema puede ser - Tratarse de unas macromoléculas que no pueda atravesar la membrana quedando limitada a un compartimiento; estas sustancias provocan una redistribución de los iones móviles que dan origen, a potenciales eléctricos: Potenciales Donan. La existencia de una población de cargas que no pueden distribuirse homogéneamente en el sistema porque están fijos a una membrana, ( porque están fijas a una partícula no permeable, etc. ) hacen que los electrolitos difusibles se distribuyan asimétricamente. Esta desigualdad de las concentraciones a ambos lados de la membrana origina una diferencia de potencial. Como las membranas celulares tienen cargas eléctricas fijas, existirá entre ellas y cada una de las dos soluciones en contacto con sus caras un equilibrio de tipo Donan ; la existencia de más cargas eléctricas fijas de un lado que de otro de la membrana origina una diferencia de potencial y como el protoplasma celular no tiene la misma composición que el medio que varía las células, el potencial en la interfase membrana-protoplasma, no es de la misma magnitud que el de la interfase membrana- medio, en este caso existe una diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana. De esta manera en las membranas celulares hay varias causas capaces de producir asimetría en la distribución de iones difusibles, y por lo tanto potenciales Donan: La presencia de aniones no difusibles en el protoplasma celular. La existencia de cargas eléctricas fijas en el seno de la membrana. La distribución asimétrica de iones difusibles puede ser también originada por un proceso de transporte activo. LOS POTENCIALES DE DIFUSIÓN Si los compartimientos separados por membranas permeables, contienen solución de diferentes concentraciones de electrolitos, los iones difunden de la solución más concentrada a la más diluida hasta que tengan las mismas composiciones. Pero si la movilidad de los iones en la membrana es distinta se producirá una diferencia de potencial eléctrico entre los compartimientos; este potencial generado por difusión de iones de distinta movilidad se llama: potencial de difusión y dura lo que duran los gradientes de concentración, esta situación es muy común en membranas biológicas. Cuanto mayor sea la diferencia entre la movilidad de los iones tanto será mayor la diferencia de potencial eléctrico. La diferencia de potencial de una membrana entre dos soluciones de iones que difunden con distinta movilidad, es función de las movilidades y concentraciones de los iones presentes. Los iones que tiene una partición preponderante en la génesis de los potenciales de difusión son: K+, Na+, Cl. Una de las propiedades






más interesantes de las membranas semipermeables es la de producir retención selectiva a la movilidad de los iones de acuerdo con el signo y fuerza del cambio eléctrico desarrollado. Sodio (Na) Distribución: Es el catión más abundante de los líquidos extracelulares. En el plasma tiene una concentración de 140 mEq/l (±5), mientras que en el citoplasma su concentración es sólo de 10 mEq/l. Aproximadamente un 50% del sodio corporal total se encuentra en huesos y dientes. Un 45% se distribuye en los líquidos extracelulares y el 5% restante se localiza en líquidos intracelulares. Aproximadamente el 70% del sodio corporal total es intercambiable, la mayor parte de él proviene del líquido extracelular (60%). Metabolismo: En el adulto existen alrededor de 40 a 80 meq/kg, en promedio 60 meq/kg. Su ingestión diaria, aunque variable, es de aproximadamente unos 100 a 170 meq (entre 7 y 10 g). Dicha ingesta excede los requerimientos diarios, los cuales son básicamente compensados por una pérdida de 80 a 100 meq/dia. El sodio ingerido es absorbido principalmente en el yeyuno, allí el sodio penetra al interior de la célula a favor de un gradiente electroquímico acoplado al transporte de glucosa o aminoácidos. El sodio se transporta activamente fuera de la célula intestinal por bombas iónicas localizadas en las paredes basolaterales del íleon, yeyuno y colon, allí el transporte es facilitado por la aldosterona. Ocurren pérdidas de sodio por heces, sudor y orina. Las pérdidas por sudor son mínimas, de sólo 20 meq/día. Importancia fisiológica: Su importancia fisiológica radica en que concomitantemente con el cloro, es el responsable directo de la osmolalidad plasmática. Ahora bien, como la concentración de sales de sodio en el líquido extracelular da cuenta de más del 90% del soluto osmóticamente activo, el sodio es el factor determinante de la fuerza osmótica a este nivel: por lo anterior, resulta claro que es también el responsable del volumen de dicho compartimiento. Es igualmente indispensable en el mantenimiento de la actividad eléctrica celular y en la respuesta del sistema cardiovascular a los agentes presores endógenos. HOMEOSTASIS La concentración plasmática del sodio está en función de dos sistemas interrelacionados: los equilibrios interno y externo del mismo. Sólo cuando uno u otro sistema se altera se producen cambios notables en la concentración plasmática de este ion. El término de equilibrio interno de un electrólito hace referencia a su distribución en los compartimientos del líquido intracelular y extracelular numerosos factores modifican dicha distribución sin alterar el equilibrio externo del mismo, esto es, el contenido corporal total dado por el balance entre la ingestión y la excreción del ion. Equilibrio interno La distribución del sodio en los líquidos de los dos grandes compartimientos corporales es afectada por muy pocos factores. La salida de sodio y la entrada de potasio a la célula están entrelazadas y dependen básicamente de la energía proporcionada por el desdoblamiento del ATP generado por el metabolismo celular. Por lo tanto, la interferencia de estos procesos por la hipoxemia. los tóxicos metabólicos, el ácido yodoacético, el flour, el dinitrofenol y los glucósidos cardiotónicos. Perturba el transporte iónico. Equilibrio externo El balance neto de sodio en condiciones normales es cero, esto es, diariamente la ingestión es igual a la excreción. Dado que las pérdidas por heces y sudor son de poca magnitud, la excreción renal del sodio es el factor primordial en el equilibrio externo de este ion. En condiciones normales el riñón filtra diariamente una cantidad de sodio cien veces mayor que la ingerida y cinco veces mayor que el contenido sódico total; sin embargo, la cantidad excretada es menor del 1% de la cantidad filtrada ya que se reabsorbe el 99%. La capacidad del riñón para excretar sodio varia dentro de grandes límites, de manera que la cantidad excretada de sodio se ajusta a la cantidad ingerida en un amplio margen de ingestión dietética. Así, la excreción urinaria de sodio va de menos de 1 meq/día con una dieta baja en sal, hasta 400 meq/día o más cuando la ingestión de ella es alta. Esta variación en la excreción sódica es secundaria a los cambios en las cantidades reabsorbidas tanto a nivel proximal como distal. Cuando la carga tubular de sodio disminuye, secundariamente a una baja en la rata de filtración glomerular, la cantidad total reabsorbida en el túbulo contorneado proximal aumenta; de manera contraria, cuando la carga tubular de sodio aumenta, la cantidad total reabsorbida en el túbulo proximal disminuye, dado que él tiende a reabsorber una fracción constante de la cantidad filtrada (fracción de filtración F1Na~). Los mecanismos renales involucrados en lo que se ha denominado balance glomérulo-tubular, no han sido identificados todavía, pero parecen intervenir la presión oncótica e hidrostática de los capilares peritubulares la tasa de secreción






de los hidrogeniones y la hormona natriurética. La reabsorción de sodio en los túbulos contorneado distal y colector está en función de las necesidades corporales, en respuesta a la presencia hormonal de la aldosterona.

Potasio (K) Distribución: El potasio es el catión más abundante de los líquidos intracelulares, con una concentración en ellos de 150 meq/l (±6). En contraste, sólo tiene una concentración plasmática de 4,5 meq/I (±1). Aproximadamente el 98% del potasio corporal total es intracelular y sólo el 2% restante se localiza es extracelular. El 90% del potasio corporal total es intercambiable, dicha cantidad es menor en mujeres y en ambos sexos declina ligeramente con la edad. Metabolismo: En el adulto existen entre 40 y 60 meq/kg, en promedio 50 meq/kg. La ingestión diaria de este ion es de 50 a 150 meq. la cual es superior a los requerimientos que son sólo de 40 a 60 meq. Las pérdidas diarias en promedio son de 40 a 60 meq. El potasio ingerido es absorbido en el intestino. El movimiento neto de potasio es proporcional a la diferencia de potencial entre la sangre y la luz intestinal. En el yeyuno, dicha diferencia es de 5 mV, en el lleon es de 25 mV y de aproximadamente 50 mV en el colon. Por lo anteriormente expuesto el yeyuno, el íleon y el colon son órganos netamente secretores de potasio. Perdemos potasio por heces (8 a 15 meq/día), sudor (5 a 15 meq/l) y orina. Estas pérdidas están influenciadas por la aldosterona. Importancia fisiológica: Dado que en las células las sales de potasio representan más del 90% del soluto osmóticamente activo. el potasio es el responsable directo de su osmolalidad y de su volumen. Igualmente, el potasio es el responsable del potencial de reposo de la membrana celular. Desempeña papel importante en la transmisión del impulso nervioso y en la respuesta contráctil, al igual que en la glucogenogénesis y en la anabolia proteica. Se requieren 0,3 meq de potasio por cada gramo de glucógeno formado y 3 meq de este ion por cada gramo de nitrógeno sintetizado. HOMEOSTASIS Equilibrio interno: Se conocen diversos factores que tienen efectos directos sobre el equilibrio interno del potasio: la insulina, los mineralocorticoides, las catecolaminas, al igual que el equilibrio ácido-básico y la tonicidad de los líquidos corporales. La insulina estimula la captación neta de potasio por el músculo esquelético y las células hepáticas: las Catecolaminas también incrementan esta captación. Recordemos que la captación de glucosa se acomoda al flujo intracelular de potasio. La aldosterona hace más receptiva la célula a la captación de potasio, subsecuentemente a una carga ayuda de este ion. La pérdida de proteínas celulares durante la inanición, las infecciones o los traumatismos, va asociada a la liberación intracelular de potasio. Los cambios ácido-básicos pueden influir en la concentración plasmática del potasio, independientemente de las alteraciones del equilibrio externo. El efecto de la acidosis metabólica crónica depende de la naturaleza del ácido causante de la acidosis y de la duración del trastorno. Es así como los ácidos minerales —ácido clorhídrico— producen hiperpotasemias mayores que los ácidos orgánicos —láctico——. Finalmente, la concentración plasmática del potasio varía de 0,3 a 1,3 meq/l por cada cambio de 0,1 en el pH. Los efectos de la alcalosis metabólica sobre el equilibrio interno del potasio parecen ser el reflejo de las alteraciones en el equilibrio externo del ion. Los trastornos ácido-básicos respiratorios tienen efectos insignificantes sobre la concentración plasmática del potasio. La hipertonicidad parece tener un efecto directo sobre el equilibrio interno del potasio. La hiperpotasemia es independiente de los cambios acompañantes del pH y de la naturaleza del soluto que produce la hipertonicidad. Los mecanismos involucrados no se han dilucidado; posiblemente la deshidratación celular, secundaria a la hipertonicidad, incrementa la concentración intracelular del potasio y en consecuencia su gradiente, lo cual favorecería la salida neta de este ion. Equilibrio externo: Como la ingestión dietética suele ser relativamente constante y dado que las pérdidas intestinales son relativamente pequeñas (15 meq/dia), la excreción renal de potasio es el factor dominante del cual depende el equilibrio externo del mismo. Como sucede con el sodio, la capacidad del riñón para excretar potasio varía dentro de grandes límites. La mayor parte del potasio plasmático se filtra libremente en el glomérulo. Casi todo el potasio filtrado se reabsorbe en el túbulo contorneado proximal y en el asa de Henle, de una manera obligatoria e independientemente de las necesidades corporales, de modo que sólo un 10 a un 15% de la carga filtrada ingresa al túbulo contorneado distal; así pues, la cantidad de potasio que llega a este último es relativamente constante a pesar de las variaciones en la ingestión diaria. Cuando se requiere, la reabsorción continúa en la nefrona distal, ocurre por el contrario secreción. En la actualidad se






acepta que todo el potasio urinario proviene de la secreción. La secreción de potasio en el túbulo contorneado distal y la magnitud de dicha secreción varía de acuerdo a la cantidad ingerida de este ion, a la intensidad del flujo tubular distal. a la presencia de la aldosterona, al estado ácido-básico y a la carga tubular de sodio. No se ha aclarado el mecanismo mediante el cual la acidemia aguda disminuye la secreción de este ion mientras que se encuentra aumentada en la alcalemia. Cloro (Cl) Distribución: El cloro es el anión más abundante de los líquidos extracelulares con una concentración en plasma de 104 meq/l (±8) y una concentración intracelular variable, en promedio de 25 meq/l. aproximadamente el 88% del cloro corporal total se encuentra en los líquidos extracclulares y sólo el 12% restante es intracelular. Algunas células, como las testiculares, las de la mucosa gástrica y los eritrocitos, poseen un alto contenido de este ion; por el contrario, las células musculares al parecer carecen de éL Sólo el 40% del cloro extracelular es intercambiable. Metabolismo: El cloro corporal total es en promedio unos 30 meq/dia. La ingestión diaria, semejante a la del sodio, es de 100 a 170 meq. Los requerimientos que compensan las pérdidas son de 50 a 150 meq/dia. La absorción se realiza primordialmente en el ileon y el colon mediante un fenómeno activo de tipo intercambio en el cual ocurre secreción de bicarbonato, lo que tiende a volver más alcalino el contenido intestinal. En otros segmentos del intestino la absorción de cloro parece ser pasiva, secundaria a la absorción del sodio. Se pierde cloro por las heces, el sudor y la orina. La cantidad perdida por el sudor es similar a la del sodio. Importancia fisiológica: Siendo el cloro el anión más abundante de los líquidos extracelulares, sería el responsable de la osmolalidad plasmática. Ahora bien, dado que las membranas celulares poseen una mayor permeabilidad para el cloro que para el sodio, su poder osmótico es menor y por ende su papel en el mantenimiento del volumen del compartimiento extracelular no es muy marcado. El cloro desempeña un papel importante en la producción de la secreción gástrica, y en el mantenimiento de la neutralidad eléctrica a través de las membranas celulares. Es el responsable del PH intracelular. HOMEÓSTASIS Equilibrio interno: La concentración normal de cloro en el compartimiento del líquido extra-celular, y especialmente en el plasmático, es afectada primordialmente por la concentración del ion bicarbonato (HCO3). El aumento en la concentración eritrocítica del ion bicarbonato favorece su difusión hacia el plasma. De esta manera, un 70% del bicarbonato formado en el eritrocito pasa finalmente al plasma. Con el fin de mantener la neutralidad electroquímica, se requiere que el eritrocito pierda cargas positivas o gane cargas negativas. Puesto que los aniones proteicos no atraviesan la membrana celular y dado que la bomba sodio-potasio evita la difusión libre de estos dos iones, por cada ion bicarbonato que sale penetra al eritrocito un ion cloro. Como consecuencia de lo anterior, la concentración plasmática del cloro disminuye en la alcalosis —alcalosis hipoclorémica— y aumenta en la acidosis —acidosis hiperclorémica—. Equilibrio externo: Al igual que con el sodio y el potasio, la excreción renal del cloro es el factor primordial en el equilibrio externo de este ion y gracias a ella, la cantidad excretada es igual a la cantidad ingerida. Los iones de cloro son reabsorbidos en forma pasiva, tanto en el túbulo proximal como en el distal y siempre secundariamente a la reabsorción de sodio. Esta reabsorción pasiva puede explicar los movimientos de cloro en la mayoría de las situaciones. Ella parece disminuir cuando aumenta la reabsorción del bicarbonato. Por otro lado existe, al parecer, un transporte activo de cloro en la rama ascendente del asa de Henle; el cual es inhibido por la furosemida. Calcio (Ca) Distribución: La concentración del calcio en los subcompartimientos del líquido extracelular es diferente. Su concentración plasmática es de 5 meq/l o 10mg% y en el intersticial es sólo de 2,5 meq/l (5 mg%), lo anterior como resultado del equilibrio de Gibbs-Donnan. La concentración intracelular del calcio iónico es menor de 0,001 mg. El 99% del calcio corporal total se encuentra en los huesos y los dientes, sólo el 1% restante se localiza en los líquidos corporales donde aproximadamente del 40 al 45% del calcio se encuentra unido a la albúmina y a las globulinas; entre el 5 y el 15% se presenta en forma de complejo iónico con el citrato, el bicarbonato y el fosfato; dicho calcio es difusible pero no ionizado. Finalmente, entre el45 y el 50% del calcio restante se encuentra en forma libre, ionizada (Ca) y por lo tanto difusible. Metabolismo: El calcio corporal total es de aproximadamente 20 g/kg. Su ingestión diaria es variable. Los requerimientos en adultos son de aproximadamente 1 g/día. Los niños en crecimiento incrementan sus






requerimientos a 2 g/día. Las pérdidas diarias son de 1 g/día, y ocurren a través de las heces, el sudor y la orina. El calcio de los alimentos es absorbido mediante un fenómeno activo, en el cual interviene una ATPasa dependiente del calcio y localizada en el borde velloso de las células intestinales del duodeno y del yeyuno. Dicha absorción es modificada por numerosos factores: aumentar la absorción el 1,25 dihidroxicolecalciferol, la acidez gástrica, Hormona del crecimiento y la parathormona. Esta última de manera indirecta. Por el contrario, ella disminuye cuando la absorción o la digestión de las grasas se alteran o, cuando existe un exceso de citratos, fosfatos y oxalatos en la alimentación. Importancia fisiológica: Sólo posee importancia fisiológica la fracción iónica, la cual desempeña papel importante en la coagulación sanguínea, donde actúa como cofactor de varias reacciones enzimáticas. Es también un elemento indispensable en la agregación plaquetaria. La fuerza de la contracción muscular depende de la concentración intracelular de los iones de calcio y la rapidez de dicha contracción depende de la velocidad con que ellos desaparezcan del citoplasma. El calcio interviene, además, en la transmisión sináptica y en la excitabilidad de las membranas. Su disminución ocasiona hiperexcitabilidad neuromuscular, su aumento tiene efecto opuesto. Numerosos procesos secretorios son calcio dependientes. En la glucogenólisis, el calcio es necesario para la transformación de la fosforilasa a en fosforilasa E,. En los últimos años se han acumulado pruebas experimentales que señalan al calcio como un elemento indispensable en la activación de numerosas vías metabólicas, asignandolee el papel de un segundo mensajero. HOMEÓSTASIS Equilibrio interno: Algunos factores se encuentran implicados en la distribución clínicamente importante del calcio a través de la membrana celular. La hipoalbuminemia produce una disminución del calcio sérico total, pero no altera la fracción ionizada. La alcalosis incrementa la fijación del calcio a las proteínas y reduce, en consecuencia, la concentración del calcio ionizado. El paciente manifiesta signos y síntomas de hipocalcemia a pesar de tener una concentración sérica normal: en la acidosis ocurre lo contrario. La hipomagnesemia severa disminuye la secreción de hormona paratiroidea y parece interferir con la respuesta ósea a la presencia hormonal; por lo tanto, la hipomagnesemia se asocia a hipocalcemia. Los trastornos de la vitamina D y de sus metabolitos en las enfermedades gastrointestinales, en las hepatopatías o en las nefropatías originan hipocalcemias. Equilibrio externo: El riñón es el órgano encargado de compensar los cambios secundarios a las alteraciones en la ingestión de este ion. La excreción urinaria del calcio está en función de su concentración sérica y de su reabsorción tubular. En condiciones normales, el 99% de la carga filtrada de calcio se reabsorbe en la nefrona. La reabsorción en el túbulo contorneado proximal es de aproximadamente un 60% y, en la rama ascendente del asa de Henle, parece estar relacionada con el transporte de sodio y, por lo tanto, los factores que alteran la reabsorción de sodio también modifican la de calcio. En el bulbo contorneado distal la reabsorción del calcio es incrementada, en función de las necesidades corporales, por la hormona paratiroidea y por el 1,25 de dihidroxicolecalciferol; es disminuida por la calcitonina. Fosfatos (P043) Distribución: La concentración extracelular de los fosfatos inorgánicos es de 3,0 a 4.0 mg% mientras que la concentración, a este mismo nivel. del fosfato total —orgánico e inorgánico— es de 12 mg%. El contenido intracelular de fosfatos, tanto orgánico como inorgánico, es mayor. Hay aproximadamente de 80 a 110 meq/1 de fosfato inorgánico. Del 85 al 90% del fosfato corporal total se encuentra en huesos y dientes, sólo del 10 al 15% se halla en los líquidos corporales: aproximadamente dos tercios se encuentran formando compuestos orgánicos —fosfolípidos, ésteres fosfóricos, fosfato de ácidos nucleicos—. El tercio restante se encuentra como fósforo inorgánico —PO3, HPO42, H2PO4 Metabolismo: El contenido corporal total de fosfato es de aproximadamente unos 500 a 800 g. Bajo ingestión dietética normal, de 900 mg al día, aproximadamente un tercio (300 mg) sufre excreción fecal, los dos tercios restantes (600 mg) son excretados por el riñón. De la carga ingerida se absorbe entre un 60 y un 90% en el intestino delgado. La absorción es incrementada por el 1,25 dehidroxicolecalciferoll y la parathormona y disminuida por la calcitonina y los agentes quelantes. Prácticamente se desconoce la deficiencia de fosfatos, pues casi todos los alimentos son ricos en él. Importancia fisiológica: Los fosfatos son un elemento importantísimo en el organismo, pues son los componentes estructurales de muchos sistemas metabólicos de intercambio de alta energía —difosfato y monofosfato de adenosina, fosfocreatina, glucosa 6 fosfato, difosfoglicerato, etc.—. En el plasma, parte del






sistema amortiguador corresponde al conjunto fosfato monobásico y fosfato dibásico (HPO4 ). Los fosfatos son componentes estructurales de células y tejidos, ellos se encuentran en las membranas celulares, en las vainas de mielina, etc. En el hueso, las sales de fosfato de calcio, bajo la forma de cristales de hidroxiapatita, representan casi el 12% del peso seco del hueso. No olvidemos que en el plasma ellos se encuentran unidos a las proteínas y a los lípidos. Los fosfatos orgánicos y en menor grado los inorgánicos fijan la hemoglobina y reducen su afinidad por el oxígeno. HOMEÓSTASIS Equilibrio interno: La concentración del fosfato inorgánico extracelular es un factor determinante en la concentración de este electrólito en el interior de la célula; éste, a su vez, es utilizado pan la síntesis de compuestos macroérgicos, fosfolipidos. etc. Bajo la influencia de infusiones de glucosa, de insulina, de catecolaminas o durante la alcalosis se presenta una estimulación de la vía metabólica de Embden Meyerhof: en consecuencia, la concentración de fosfatos orgánicos aumenta a expensa de los fosfatos inorgánicos extracelulares y la hipofosfatemia se hace manifiesta. La concentración plasmática del fosfato inorgánico es también modificada por la parathormona que lo deposita o lo liberan del hueso. En consecuencia, todos los factores que afecten la concentración hormonal alteran, a su vez, el equilibrio interno del fosfato. Equilibrio externo: Al igual que con los otros electrólitos, el riñón es el órgano encargado de compensar las alteraciones del contenido del fosfato. La regulación renal del fosfato es muy precisa. Normalmente se produce una reabsorción del 90%. La mayor parte de ella ocurre en el tubulo contorneado proximal (60-70%), mediante un mecanismo activo con capacidad limitada. La hormona del crecimiento y la vitamina D aumentan la reabsorción proximal. En presencia de la parathormona, la reabsorción se reduce en un 10%. Al parecer, la calcitonina aumenta la excreción urinaria del fosfato ejerciendo su efecto en el lobulo contorneado proximal. Magnesio (Mg) Distribución: La concentración del magnesio en los líquidos intracelulares es de 26 meq/l. Su concentración plasmática es sólo de 2 meq/l (±1). Aproximadamente el 50% del magnesio corporal total se encuentra en los huesos, el 50% restante se encuentra en los líquidos corporales, localizándose preferentemente en el interior de la célula. El 20% del magnesio se halla unido a las proteínas, un 25% se encuentra formando complejos difusibles pero no ionizados y un 55% se encuentra en forma libre, ionizada. Del magnesio corporal total aproximadamente un 45% es intercambiable (20% óseo, 25% intracelular). Metabolismo: El magnesio corporal total lo constituyen 30 mEq/kg. Su ingestión diaria promedio es de aproximadamente 300 mg, un 40% de esta cantidad es absorbida mediante un fenómeno pasivo, al parecer a todo lo largo del intestino delgado, esta absorción es incrementada por la vitamina D y la parathormona; disminuye en cambio por acción del calcio y el fósforo. El 60% restante (aproximadamente 180 mg) es excretado en las heces. La excreción urinaria diaria es de 120 mg. Los requerimientos diarios del magnesio se han fijado entre 300 y 350 mg. Importancia fisiológica: Su importancia fisiológica radica en que activa los sistemas enzimáticos para la transferencia de radicales fosfato, al igual que los sistemas enzimáticos de la piruvato oxidasa. Actúa como cofactor en la síntesis de proteínas ribosómicas. La contractibilidad del músculo esquelético y cardiaco depende del equilibrio entre los iones de calcio y magnesio. El magnesio es curarizante, niveles altos de magnesio deprimen el sistema nervioso y la contracción muscular, pues interfiere con la liberación presináptica del neurotransmisor. Es antagonizado por el calcio y el potasio; es potencializado, en cambio, por la prostigmina y la neostigmina. HOMEOSTASIS Equilibrio interno: Se conocen algunos factores que tienen efectos sobre el equilibrio interno del magnesio, esto es, modifican su distribución en los líquidos corporales. La insulina, por ejemplo, favorece el transpone del magnesio a través de la membrana celular. En la alcalosis metabólica, la concentración plasmática del magnesio disminuye; en ocasiones, la hipomagnesemia puede ser sintomática, ella semeja el cuadro clínico de la tetania hipocalcémica. La concentración plasmática del magnesio no se ve afectada durante la alcalosis respiratoria. En la acidosis, independientemente de la causa, aparece hipermagnesenlia leve. Equilibrio externo: Las alteraciones del magnesio debidas a la ingestión son poco frecuentes dado que los vegetales son ricos en él. Básicamente el equilibrio externo del magnesio es regulado primordialmente por el riñón. En condiciones normales se reabsorbe el 95% del magnesio filtrado. Cuando los niveles plasmáticos del






magnesio aumentan, su reabsorción disminuye. Ocurre reabsorción de magnesio en el túbulo contorneado proximal. al parecer, por transporte pasivo, secundario a la resorción de sodio. La hormona paratiroidca y la calcitonina aumentan su reabsorción; la aldosterona. por el contrario, la disminuye. En el asa de Henle existe posiblemente un transpone competitivo entre el calcio y el magnesio, la importancia fisiológica de este hecho no se ha dilucidado aún. Sulfatos En el organismo se forma sulfato durante el metabolismo de los ácidos aminados que contienen azufre. Dicho sulfato puede entrar a formar parte del cartílago, como sulfato de condroitina. o puede servir para la síntesis de cistina, homocisteína y metionina; también puede participar en la formación de algunos cerebrósidos. Los ésteres sulfúricos orgánicos formados en el hígado participan en las reacciones de destoxificación. Su concentración plasmática es de 0,5 a 1.5 meq/l (50 a 150 um/I). El sulfato es reabsorbido en el riñon mediante un mecanismo activo con capacidad limitada. Su reabsorción disminuye al aumentar la del fosfato y la de la glucosa. En condiciones normales, se reabsorbe sulfato y se secreta en cambio tiosulfato. IONOGRAMA: El estudio del ionograma informa rápidamente de la existencia de hipoelectrolitemia o hiperelectrolitemia, osea, hipoosmolaridad o hiperosmolaridad; de si existe acidocis o alcalosis, esto es si hay predominio de los aniones sobre los cationes, y de si existe hipoproteinemia o hiperproteinemia. La concentración de los diferentes electrolitos suele expresarse en miligramos por cien centímetros cúbicos de líquido (mg/100cc), o en miliequivalentes por litro (meq/l): en la actualidad se acepta mas esta valorización.

5. Realiza un esquema de los tipos de enlace e indica quienes conducen o no conducen la electricidad.






Ilustraciones

Education

ENLACES QUÍMICOS