Agua

AGUA

El 70% de H2O del organismo depende de:

• Tipo de organismo ---- medusa (90%), lechuga (80%)
• Edad
• Parte del organismo ---- semilla (10%), huesos (25%), sangre (80%)

Enlace covalente:

• O  (alta electronegatividad)
• H  (baja electronegatividad)

Distinta afinidad de energía.

Electrones asimétricamente distribuidos, se encuentran mas cerca del oxigeno que del hidrogeno.

O-, H+ ---- enlace covalente dativo (electrónicamente neutro pero eléctricamente cargado)

Dipolo (explica las propiedades del agua)

Enlace electromagnético por puentes de hidrogeno.

Enlace puentes de hidrogeno:

• Débil (pero mas fuerte que otros enlaces)
• Forman tetraedros de (3,4,8,9)
• Los enlaces se forman y se rompen constantemente

Propiedades del agua

Vitales

Dipolo (puentes de hidrogeno)

Anómalas (extrañas y raras)

• Liquida a temperatura ambiente

H2O---- liquido por el peso que tiene porque van unidas de 3, 4, 8, 9

Liquida/vida

• Elevado calor especifico

Calor necesario más de 1ºC/1s

Temperatura ---- medida de la agitación térmica de las partículas

Alto calor la temperatura sube muy poco

• Amortigua los cambios de temperatura

Metabolismo----hay muchos intercambios de energía, sin producir cambio de temperatura

• Homeotermos

Mantener la temperatura constante

Circulación atmosférica y en el clima

• Alto calor de vaporización

Cantidad de calor necesaria para evaporar un gramo de una sustancia

Presión de vapor igual a presión atmosférica----se produce la revaporización (es necesario 500 cal/g)

Alto calor para evaporarse:

n      permite enfriamiento por transpiración

n      determina el clima

Se rompe los puentes de hidrogeno, se agita las partículas.

• Elevado punto de fusión

Baja densidad en sólido, el agua se congela a 0ºC.

Alcohol etílico (CH3-CH2OH) se solidifica a 114ºC, tiene carga negativa y es difícil estar en estado sólido.

El agua se puede encontrar en los tres estados físicos, a las temperaturas que existe en la Tierra.

• Baja densidad en estado sólido

Menos que en estado liquido, por eso flota (hielo)

En los huecos del tetraedro hay aire, dejan huecos entre las moléculas (estado solido)

El fondo del mar estaría congelado en los mares fríos y no habría vida.

• Alta tensión superficial

Resistencia que opone un líquido a la introducción de un sólido

Medida de cohesión entre moléculas, para que un cuerpo flote debe tener más volumen que peso

Permite movimientos por corrientes citoplasmáticas

Transporte de savia bruta por capilaridad, la transpiración hace ascender el agua por un capilar gracias a su tensión superficial

• Disolvente universal

Sustancias polares, aísla las cargas eléctricas y se disuelven

La mayor parte de la materia orgánica es polar y se disuelve

Sirven para formar el medio interno (medio de transporte en disolución)

Determina la forma de las apolares.

Las funciones activas del agua se realizan en las reacciones químicas del metabolismo:

• Hidratación, interviene el agua
• Hidrólisis, romper con agua, mayoría de enlaces de materia orgánica
• Redox, reacciones de oxidorreducción (fotosíntesis), H2O---2H(+)+2E+O2 (fotolisis)
• Síntesis de los ácidos grasos, H2O para fabricar ácidos grasos (camello, los acumula en la joroba)

1.-Dispersiones y disoluciones acuosas:

La mayor parte del agua se encuentra en el medio interno:

Plasma intercelular que baña las células.

Hialoplasma /citosol, liquido que se encuentra dentro de las células.

Plasma sanguíneo, en los capilares, 90% vuelve al capilar, el que vuelve al capilar es rico en nutrientes y deshechos. El liquido que falta cae en la linfa, 10%, van por los vasos linfáticos, se ensanchan y se llama ganglios linfáticos, son independientes del medio externo.

El medio interno esta formado por agua y otras sustancias.

Forman disoluciones, ClNa, cuando es soluto es soluble y de pequeño tamaño.

Suspensión, H2O + insoluble y de gran tamaño, se caracterizan porque sedimentan (orgánulos).

Dispersiones coloidales o coloides (entre disoluciones y suspensiones), se forma cuando H2O + mas o menos soluble y mas o menos grande.

Diferencias:

Disolución, disolvente (agua) / soluto

Dispersión, fase dispersante (agua) / fase dispersa

Dispersiones

Cuando la base dispersa es más o menos soluble o suficientemente pequeña como para dispersarse homogéneamente son turbias, filtrables y no sedimentan. Tienen un tamaño suficientemente pequeño para sostenerse por la agitación térmica del agua. A veces presenta altas cargas eléctricas del mismo signo y se repelen.

La fase dispersante cambia las propiedades del agua.

Homeostasis

Mantenimiento de la constancia de las variables del medo interno.

Mas homeostasis mas evolución, tiene control de las disoluciones y dispersiones, mas independiente del medio externo.

Fase dispersa-----sólida / liquida------gas-----fase dispersante, se forma un aerosol (humo, nubes, niebla)

Sólido en líquido,

Predomina el líquido en sólido, se llama sol (hialoplasma, pintura, tinta)

Predomina el sólido en líquido, se llama gel (gel de baño, queso, flan, jalea)

Sol / gel, se interconvierten

Si al gel se le añade agua se convierte en sol.

Lo que mas se parece al medio interno es el sol.

Emulsión

Dispersión de dos líquidos inmiscible (que no se puede mezclar)

Aceite y agua, agitadas, si se le echa jabón (sustancia emulsionante) no se pierde la emulsión. El jabón rodea las gotitas de aceite (el jabón protege al aceite del agua), se dice que la emulsión queda estabilizada.

La leche con ácidos grasos, caseína, emulsiona la grasa.

La bilis (ácidos grasos en el estomago), hace el papel de sustancia emulsionante.

2.-Osmosis y presión osmótica:

Cuando se forma una disolución o una dispersión aparece un movimiento de las moléculas hasta que se igualan las concentraciones, se llama  difusión.

Presión osmótica, empuja las moléculas hasta igualar las concentraciones del soluto.

Osmosis

Movimiento del disolvente contra la presión osmótica.

La presión osmótica y la presión hidrostática igualan los niveles.

La presión osmótica ejerce la fuerza en el disolvente y la presión hidrostática ejerce la fuerza en el exterior.

Medio hipertónico, hay mas soluto en el exterior que dentro de la célula, la célula se arruga y se contrae, produciendo la muerte celular (plasmolisis).

Medio hipotónico, hay mas soluto en la célula que en el exterior, la célula se hincha y explota, produciendo la muerte celular.

Medio isotónico, la célula y el exterior tienen las concentraciones igualadas.

Las sales son las encargadas de mantener el medio isotónico.

En la homeostasis, la sal para contrarrestar los cambios de presión osmótica quita el choque osmótico, hace el medio isotónico.

        

 3.-Producto iónico del agua:

El agua es un electrolito débil (tiene pocas cargas)

                       1 / 500 · 106  se ioniza

La carga negativa del Oxigeno le quita una carga positiva al Hidrogeno (o a una molécula de agua).

                      (+)H3O  +   (-)HO ------- agua ionizada

Dos moléculas de OH se convierten en un protón.

                       2H2O --------- (-)OH  +  H(+)

Producto iónico del agua:

                 Agua pura a 25ºC       |(-)OH| ·  |H(+)|  =  10-14  ----------- una constante

La cantidad de carga positiva y negativa es inversamente proporcional al producto de una constante.

10-9  · 10-5  =  10-14

Referencia para medir el grado de la acidez (H+) o el grado de alcalinidad (-OH) de una disolución respecto a pureza y neutralidad.

                         |-OH|  =  |H+|  =  10-7

Acido, mas cargas positivas

Básico, mas cargas negativas

                      |  |  -------     concentración de OH

En lugar de concentraciones se utiliza el pH

                       pH =  -lg |H+|  = -lg  10-5  =  5

pOH---------- concepto opuesto

                       pOH = -lg |-OH|  =  -lg 10-9  = 9

Calculando uno se puede sacar la carga del otro.

La diferencia entre pH5   a pH6  es de 10 (no de 1), van aumentando de 10 en 10.

Los ácidos y las bases en disolución se disocian, es decir, se ionizan.

                      AH -------- A(-)  +  H(+)

                      BOH------- B(+)  +  (-)OH

Se mide con la constante de disociación, K (es el cociente entre la forma ionizada y la otra)

                      K = A+H(+) /  AH 

Acido/base débil, constante alta

El débil no se disocia constantemente, el fuerte siempre se disocia (con carga eléctrica)

Débil, son ácidos y bases orgánicas, en disolución no necesariamente disociados, ionizados con carga.

PK, función del pH, es aquel valor del pH en el que el acido o base débil esta mitad disociado y mitad sin disociar.

                      (-)NH2   +   H(+)-------------NH3(+)            PK= 9 (carga positiva)

Cuando el PK esta por encima, con carga

Cuando el PK esta por debajo, sin carga

Cuando el PK esta igualado, mitad-mitad

Excepto el Nitrógeno que es al revés

La forma de las proteínas depende de sus cargas eléctricas, si cambian las proteínas pierde su forma.

En el metabolismo, hay reacciones que desprenden cargas positivas y negativas, es esencial que no cambien las cargas eléctricas de el pH = 7.

En la materia orgánica hay que mantener el pH en la neutralidad.

Sistemas amortiguadores de las cargas eléctricas, llamado tampón, homeostasis.

Los seres vivos no soportamos variaciones del pH (6,7 / 7,3), unas décimas entorno a la neutralidad pH 7.