Propiedades Físicoquímicas del Agua (Curso Propedéutico 2024)

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE QUERÉTARO FACULTAD DE MEDICINA LICENCIATURA EN MEDICINA CURSO PROPEDÉUTICO 2024 PRINCIPIOS DE LA BIOQUÍMICA AGUA D. C. Sarahí Rodríguez González PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS AGUA Ubicación Porcentaje (%) en el planeta tierra Océanos 96 Glaciares y polos 2.3 Acuíferos subterráne...

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE QUERÉTARO FACULTAD DE MEDICINA LICENCIATURA EN MEDICINA CURSO PROPEDÉUTICO 2024 PRINCIPIOS DE LA BIOQUÍMICA AGUA D. C. Sarahí Rodríguez González PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS AGUA Ubicación Porcentaje (%) en el planeta tierra Océanos 96 Glaciares y polos 2.3 Acuíferos subterráneos 1.5 Ríos y lagos 0.5 Aire, vapor y nubes 0.001 SUPERFICIE TOTAL 70.8 PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS AGUA Ubicación Porcentaje (%) en el planeta tierra Océanos 96 Glaciares y polos 2.3 Acuíferos subterráneos 1.5 Ríos y lagos 0.5 Aire, vapor y nubes 0.001 SUPERFICIE TOTAL 70.8 PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS La regulación del equilibrio hídrico depende de los mecanismos hipotalámicos que controlan la sed, de la hormona antidiurética (ADH, antidiuretic hormone), de la retención o excreción de agua por los riñones y de la pérdida por evaporación. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS AGUA Es el líquido fundamental donde se realizan una gran variedad de reacciones químicas indispensables para la vida. Es el principal disolvente biológico. Su importancia para la vida radica en sus excepcionales propiedades que son consecuencia de su composición y estructura. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS AGUA Es una molécula sencilla formada por tres pequeños átomos, uno de oxígeno y dos de hidrógeno, con enlaces polares que permiten establecer puentes de hidrógeno entre moléculas adyacentes. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS AGUA Este enlace covalente tiene una gran importancia porque confiere al agua propiedades que se corresponden con mayor masa molecular. Romper estos enlaces, que en masa de agua son muchos, requiere mucha energía. De ahí sus elevados puntos de fusión y ebullición, imprescindibles para que el agua se encuentre en estado líquido a la temperatura de la Tierra y no en estado gaseoso como le correspondería por su bajo peso molecular. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS. AGUA Su densidad electrónica posee una distribución irregular, pues el oxígeno, uno de los elementos más electronegativos, atrae hacia sí los electrones de ambos enlaces covalentes. Alrededor del átomo de oxígeno se concentra la mayor densidad electrónica (carga negativa) y cerca de los hidrógenos la menor (carga positiva). PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS. AGUA La molécula tiene una geometría angular (los dos átomos de H forman un ángulo de 104.5º) lo que hace de ella una molécula polar que puede unirse a otras muchas sustancias polares. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS AGUA Al ser una molécula que presenta una carga parcial negativa (oxígeno) y una carga parcial positiva (hidrógeno) se considera Dipolo. Esto le permite interaccionar con cuatro moléculas de agua mediante puentes de hidrogeno. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS AGUA El agua tendría un punto de ebullición de unos -100ºC (173K) (línea roja punteada) y por tanto, no encontraríamos agua líquida en la naturaleza, sólo en estado gaseoso. Sin embargo, la temperatura de ebullición del H2O es de +100ºC (373K). La explicación de este valor aparentemente «anómalo» reside en el hecho de que las moléculas de agua, gracias a los puentes de hidrógeno, se atraen tan fuertemente que no se comportan como moléculas aisladas sino como moléculas mucho más grandes, de manera que tienen una «masa molecular aparente» más alta. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS Densidad AGUA Su máxima densidad se registra a 4ºC. El agua sólida es menos densa que el agua líquida porque está formada por una repetición tetraédrica de enlaces de H. Permite que el hielo flote. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS AGUA PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS SOLVENTE Diferencia entre solución y mezcla. Los solventes usualmente se evaporan fácilmente o pueden ser removidos por destilación. Los solventes también pueden ser utilizados para extraer compuestos solubles de una mezcla (café o té). La concentración de una solución es la cantidad de compuesto que esta disuelto en un volumen dado de solvente, se mide en mol/L. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS AGUA= SOLVENTE UNIVERSAL El agua posee una constante dieléctrica muy alta (ley de Coulomb: la fuerza de interacción entre partículas con carga opuesta es inversamente proporcional a la constante dieléctrica del medio donde se encuentren). PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS SOLVENTE PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS SOLVENTE La solubilidad es la cantidad máxima de compuesto que se puede disolver por completo en un volumen dado de solvente a una temperatura específica. Los solventes pueden dividirse de acuerdo a su polaridad, siendo ésta una medida por la constante dieléctrica (medida relativa de la polaridad de un solvente). PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS SOLVENTE De esta forma, los solventes pueden dividirse en polares y no polares. La división suele considerarse a partir de 15, una C.D. > a 15 es polar, y una < a 15 es no polar. El uso de solvente polares (inorgánicos), distintos al agua, se limita a química analítica y a procesos industriales. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS TENSIÓN SUPERFICIAL El agua en su estado líquido puede adaptar su forma (cambia el área de la superficie) dejando una superficie libre (no totalmente plana) o adoptan formas especiales: gotas, pompas y burbujas. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS TENSIÓN SUPERFICIAL Las fuerzas superficiales de cohesión (líquido-líquido) y adhesión (líquidosólido) son responsables de la tensión superficial y capilaridad. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS CAPILARIDAD Dependiendo del ángulo de contacto, puede ocurrir que el agua ascienda (θ < 90°) o descienda (θ > 90°) por un tubo estrecho (capilar) a una cierta altura (h), lo que se denomina capilaridad o acción capilar. La combinación de la cohesión, adhesión y tensión superficial se ven reflejados en el fenómeno de capilaridad. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS INTERACCIÓN CON OTRAS MOLÉCULAS Aceptor de Hidrógeno Donador de Hidrógeno PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS INTERACCIÓN CON OTRAS MOLÉCULAS Las moléculas biológicas, en su mayoría presentan segmentos polares y no polares, por consiguiente son al mismo tiempo Hidrófilas o hidrófobas, se conocen como anfipáticos. Los anfipáticos tienden a distribuirse de diversas formas, como resultado de su interacción con un medio polar (agua). PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS Grupo hidrofílico Moléculas de agua en movimiento continuo Moléculas del agua ordenadas alrededor de la cadena hidrofóbica PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS Capas lipídicas Sólo la porción hidrofóbica genera el ordenamiento de las moléculas del agua Micelas Todos los grupos hidrofóbicos se ordenan al interior, dejando al exterior la porción hidrófila. PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS INTERACCIÓN CON OTRAS MOLÉCULAS PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS OSMOLARIDAD La concentración de partículas de soluto debe ser siempre la misma en el LEC y el LIC, aunque la composición de los solutos sea distinta en ambos compartimientos. En estas condiciones, el movimiento de agua rápidamente disipa cualquier intento patológico de crear un gradiente de concentración transcelular. Distribución del agua corporal y electrolitos en un hombre de 70 kg Total de Agua Corporal [60% 42L] INTRACELULAR [40% 28L] CATIONES Na+ 12.0 mEq/L K+ 150 mEq/L EXTRACELULAR [20% 14L] Ca2+ 4.0 mEq/L Mg2+ 34.0 mEq/L ANIONES Cl+ 4.0 mEq/L Proteínas 54 mEq/L HCO3+ 12.0 mEq/L Otros 90 MeQ/L HPO4- H2PO4- 40 mEq/L CATIONES Na+ 142 mEq/L K+ 4.3 mEq/L Ca2+ 2.5 mEq/L Mg2+ 1.1 mEq/L ANIONES Cl+ 104 mEq/L Proteínas 14 mEq/L HCO3+ 24 mEq/L Otros 5.9 mEq/L HPO4- H2PO4- 20 mEq/L INTERSTICIAL [11.5 L] PLASMA [2.5 L] PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS OSMOLARIDAD De esta forma ante un incremento en la [Na] en el LEC, el líquido presente en el LIC sale de la célula, -a favor de su gradiente de concentración-, con el subsecuentemente encogimiento del espacio celular. Si la [Na] se reduce, se produce una subsecuente acumulación de líquidos a nivel intracelular. SAL AGUA CELULA PROPIEDADES FISICOQUÍMICAS OSMOLARIDAD SESIÓN 2/ NOTAS El presente documento tiene como finalidad servir exclusivamente de orientación y guía para el estudio de la unidad respectiva. Se recomienda estudiar y leer el material de apoyo enlistado en el programa de la materia. Es importante recordar, que las evaluaciones NO se basarán únicamente en el material aquí presentado. En caso de presentar alguna duda o sugerencia le pedimos se acerque al profesor, quien con gusto estará para atenderle.