Clase Sol1_ Agua y Buffers.pptx

Universidad Andrés Bello Facultad de Ciencias de la Vida Departamento de Ciencias Biológicas Área de Bioquímica Propiedades del agua y equilibrio ácido base....

Universidad Andrés Bello Facultad de Ciencias de la Vida Departamento de Ciencias Biológicas Área de Bioquímica Propiedades del agua y equilibrio ácido base. Contenido/ # Aprendizaje esperado Indicadoresde logro unidad preguntas Reconocer la estructura química y propiedades fisicoquímicas del agua. 2 Explicar los conceptos básicos de Propiedades estructura y función de moléculas y Reconocer e identificar las interacciones o enlaces que se generan en los del agua y 3 macromoléculas de importancia sistemas acuosos. equilibrio biológica. Reconocer el concepto de pH, ácidos y bases y soluciones amortiguadoras en ácido-base 2 sistemas biológicos  Universidad Andrés Bello Facultad de Ciencias de la Vida Departamento de Ciencias Biológicas Área de Bioquímica Propiedades del agua y equilibrio ácido base. Contenido/ # Aprendizaje esperado Indicadoresde logro unidad preguntas Reconocer la estructura química y propiedades fisicoquímicas del agua. 2 Explicar los conceptos básicos de Propiedades estructura y función de moléculas y Reconocer e identificar las interacciones o enlaces que se generan en los del agua y 3 macromoléculas de importancia sistemas acuosos. equilibrio biológica. Reconocer el concepto de pH, ácidos y bases y soluciones amortiguadoras en ácido-base 2 sistemas biológicos ¿Recuerdas la estructura del agua? ¿Por qué es importante el agua?  ESTRUCTURA DEL AGUA Una molécula de agua consta de dos átomos de hidrógeno unidos a uno de oxígeno y su estructura general es angular. Esto se debe a que el átomo de oxígeno, además de formar enlaces con los átomos de hidrógeno, tiene dos pares de electrones no compartidos. Debido a que el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno. El Oxígeno acapara los electrones y los mantiene alejados del H. Esto generará que por cada enlace covalente entre O-H el oxígeno queda con una carga parcial negativa y el hidrógeno con una carga parcial positiva. Por lo tanto, la molécula de agua tendrá 2 cargas parciales negativas y dos cargas parciales positivas Puentes de Hidrógeno Son interacciones débiles que se forman entre un hidrógeno con una carga parcial positiva y un átomo más electronegativo, como el oxígeno. Los átomos de hidrógeno involucrados en enlaces de este tipo deben estar unidos a átomos electronegativos, tales como O, N o F. ESTRUCTURA DEL HIELO Cada molécula de agua forma 4 puentes de hidrógeno  estructura cristalina.  AGUA COMO SOLVENTE UNIVERSAL Las moléculas de agua son atraídas por otras moléculas polares y por iones. Una substancia cargada o polar que interactúa con el agua y se disuelve en ella es conocida como hidrofílica. Las moléculas no polares como los aceites y grasas no interactúan bien con el agua. Estas más bien se apartan de ella en lugar de disolverse, por lo que se les llama hidrofóbicas.  Puentes de hidrógeno entre macromoléculas En las proteínas Hélice de DNA Características de los grupos funcionales Grupos funcionales en macromoléculas SOLUBILIDAD DE COMPUESTOS ANFIPÁTICOS No todas las moléculas son hidrofóbicas o hidrofílicas. Algunas moléculas pueden presentar un comportamiento dual. Estas reciben el nombre de moléculas anfipáticas Interacciones Hidrofóbicas Int. hidrofóbicas Tipos de enlaces: Interacciones entre biomoléculas  Tipos de enlaces Enlace covalente. El enlace covalente es una interacción fuerte que permite que dos o más átomos se unan para formar moléculas. Cada átomo comparte uno de los dos electrones necesarios para enlazarse. Es un enlace muy estable. Enlaces covalentes polares Se da entre dos átomos distintos donde existe una diferencia de electronegatividad grande. Resulta en la formación de un dipolo (molécula parcialmente cargada). Enlaces covalentes no polares Se da entre dos átomos idénticos donde no hay una diferencia de electronegatividad. Por ejemplo, C - H ; C - C. Ejemplos de enlaces/interacciones en una proteína  ¿Qué significa realmente que algo sea ácido o básico? Una solución ácida tiene una alta concentración de iones hidrógeno (H+) )mayor que el agua pura) Una solución básica tiene una concentración baja de H+ (menor el agua pura). La concentración de iones hidrógeno de una solución se expresa en términos de pH. El pH se calcula como el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno en una solución La escala de pH clasifica soluciones según su acidez o alcalinidad. Es logarítmica, lo que significa que un cambio de una unidad de pH equivale a un cambio diez veces mayor en la concentración de iones H+. Aunque comúnmente se considera que la escala va de 0 a 14, es posible encontrar valores fuera de este rango. Cualquier pH por debajo de 7 es ácido, mientras que cualquier valor por encima de 7 es básico o alcalino. Soluciones ácidas y básicas Un ácido es cualquier especie capaz de donar un protón. Una base es cualquier especie capaz de aceptar un protón, lo que requiere un par solitario de electrones para enlazarse a H+ Los ácidos y bases fuertes se ionizan totalmente en solución acuosa, mientras que los ácidos y las bases débiles solo se ionizan parcialmente. La base conjugada de un ácido es la especie que se forma después de que un ácido donó un protón. Ácidos fuertes Ácidos débiles Bases débiles Bases fuertes Neutro Soluciones ácidas  Soluciones ácidas: Ka y pKa Ácido Fuerte Ácido Débil Se disocia Se disocia completamente parcialmente Ejemplos de ácidos débiles HA [H+] + [A-] Ka= [H+] x [A-]/ [HA] CURVA TITULACIÓN ÁC. ACÉTICO ÁC. ACÉTICO COMO TAMPÓN. [CH3COOH]=[CH3COO-] [HA]=[A-] CURVA TITULACIÓN DE TRES ÁCIDOS DÉBILES amonio Fosfato dihidrógeno Ac. acético Soluciones amortiguadoras Son soluciones acuosas formadas por un ácido débil y su base conjugada o por una base débil y su ácido conjugado. Tienen la capacidad de amortiguar el cambio de pH luego de la adición de ácidos o bases en pequeñas cantidades, incluso si se trata de ácidos o bases fuertes. Las soluciones amortiguadoras son de gran utilidad, ya que permiten mantener constante el pH. Existen muchas reacciones químicas que necesitan un pH determinado y constante para funcionar bien. ¿Cómo determinar cuál es el mejor buffer? Identifica el rango de pH deseado. Busca las constantes de disociación ácida (pKa) de los ácidos y bases que componen los buffers. Elige un buffer cuyo pKa esté cerca del pH que deseas mantener, ya que los buffers son más efectivos cerca de su pKa.  Buffers biológicos 1. Sistema bicarbonato (HCO3-/CO2): Presente en la sangre y los líquidos extracelulares, es crucial para regular el pH sanguíneo. El bicarbonato actúa como una base débil y el dióxido de carbono (CO2) se convierte en ácido carbónico (H2CO3) mediante la acción de la enzima anhidrasa carbónica, permitiendo la regulación del pH. 2. Sistema fosfato (HPO42-/H2PO4-): Presente en la orina y los líquidos intracelulares, ayuda a mantener el equilibrio ácido-base en el riñón y en las células. El fosfato actúa como un amortiguador tanto de ácidos como de bases. 3. Proteínas intracelulares y en la sangre: Las proteínas, especialmente la hemoglobina en los glóbulos rojos, tienen grupos funcionales que pueden aceptar o liberar protones para ayudar a amortiguar cambios en el pH.  Buffer bicarbonato H2CO3 HCO3-  Revisemos ¿Cuánto has recordado? https://view.genial.ly/65c8f71a7142fd00147c982f/interactive-content-quiz-agua-y-buffer