agua

Estructura H

Orbitales 1s del hidrógeno O

O

H

Orbitales sp3 del oxígeno

d+

O

H

104,5º

H

+ d

H

Molécula neutra pero polar

2d-

O

d+

Puente de H H

dO

H

Enlace s O-H

H

d-

d+ O

H

H

d-

d+

Estructura II

Muchas de las propiedades anómalas del agua derivan de su p

Elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas

Cada molécula de agua se une a otras cuatro en una red tetraédrica mediante puentes de hidrógeno

Puentes de hidrógeno

Hidruro ángulo p.f.

H2O 104,5 0º H2S 92,3 -82º H2Se 91,0 -64º H2Te

89,5

-54º

p.e.

100º -60,1º -42º >0º

Propiedades fisicoquímicas Acción disolvente +

-

-

+

Sustancia iónica (NaCl) Constante dieléctrica del agua = 78,5 (25ºC) Interacción ión-dipolo +

-

-

+

Reduce enormemente la atracción entre las cargas eléctricas (iones) El NaCl funde a 801 ºC, a 1413 ºC hierve.

El agua consigue separar sus iones a temperatura ambiente Sustancia Agua Metanol Etanol Acetona Benceno Hexano

D (20 ºC) 80 33 24 21,4 2,3 1,9

e1e2 F= 2 Dr

Sustancia Agua Metanol Etanol Acetona Benceno Hexano

Calor fusión (cal/g) 80 23,7 26 23,4 30,1 36,3

Calor vaporización (cal/g) 540 263 204 164 125 94

Calor específico (cal/ºC) 1 0,61 0,59 0,52 0.42 0,54

Amortiguador térmico Buen refrigerante (sudoración)

Elevada fuerza de cohesión

Sustancia Agua Metanol Etanol Acetona Benceno Hexano

Tensión superficial (mN/m) 73 23 23 24 28,9 18

Forma una película superficial que permite el desplazamiento animales acuáticos (Gerris)

Elevada fuerza de cohesión El agua es poco compresible Tiene alta tensión superficial

Esqueleto hidrostático Elevada capilaridad

Menor densidad del hielo Densidad g.cm-3

Temperatura 0 Hielo 0 Agua 4 10 15 20 25

Densidad

Agua líquida

Hielo 0 4

Temperatura ºC

0,9168 0,999868 1,000000 0,999727 0,999126 0,998230 0,997071

El hielo flota sobre el agua y es un aislante excelente lo que permite la vida en ecosistemas acuáticos de las regiones frías del planeta

Ionización del agua y escala de pH +

-

Ionización del agua

H20

Constante de equilibrio

K = [ H+][ OH-]/[ H2O]

La [ H2O] es constante

55,5·K = [ H+][ OH-]

Una nueva constante

55,5·K = Kw = 10-14

H + OH

Producto iónico del agua

Kw = [ H+] x [ OH-] = 10-14 M2

En el agua pura

[ H+] = [ OH-] = 10-7 M

Concepto de pH

pH = -log[ H+]

Escala de pH

[H ]

pH

100

0

+

10

-1

10

-2

1 2

Ácido clorhídrico Líquido de batería Jugo gástrico (1.0 - 3.0) Jugo de limón (2.3)

10-3

3

Vinagre, vino, lluvia ácida

10

-4

4

Tomates, uvas

10

-5

5

10-6

6

10-7

7

10-8

8

Agua pura Sangre (7.3 - 7.5) Clara de huevo (8.0), agua de mar (7.8 - 8.3)

10-9

9

Detergentes fosforados

10-10

10

Disoluciones de jabón, leche de magnesio

10-11

11

Amoníaco doméstico (10.5 - 11.9), detergentes

10-12

12

Carbonato de sodio Na2CO3

10

-13

10-14

13 14

Plátanos (4.6) Café, loción “aftershave”, pan Agua de lluvia normal Orina (5.0 - 7.0) Leche (6.6), saliva (6.2 - 7.4)

Depiladores Limpiadores de hornos Hidróxido de sodio NaOH

Disoluciones amortiguadoras de pH Un sistema tampón se forma con un ácido débil y una sal del mismo

[ OH-]

AH

+

[H]

-

A +H

+

Tampón bicarbonato Es un tampón extracelular +

-

+

HCO3 + H

[ H+]

[H] [ H+]

H2CO3

+

[H]

CO2 + H2O

Tampón fosfato Es un tampón intracelular

H2O + H2PO4-

[ H+] [ H+]

HPO4-2 + H+

Funciones del agua en los seres vivos Disolvente casi universal Transporte Estructural Amortiguadora de cambios de temperatura Lubricante Vehículo de excreción Función de hidrólisis

Fenómenos osmóticos Membrana semipermeable Agua +soluto -

Agua pura

+

h

+ +

+ +

-

-

+

-

Hemolisis Glóbulo rojo

H2 0

Hipotónica

H2 0

Isotónica Plasmólisis

H2 0

Hipertónica

Diálisis Separación de las partículas coloidales (macromoléculas) de otras más pequeñas mediante una membrana cuyos poros retienen las partículas coloidales.

Partículas coloidales: masa molecular>10000; tamaño entre 1 nm y 0,2 µm

Propiedades de las dispersiones coloidales Presentan efecto Tyndall (cierta turbidez) Pueden cambiar de gel a sol, según la proporción de disolvente Gran capacidad de adsorción Se mantienen en suspensión en el campo gravitatorio normal

Coloides En el citoplasma de las cĂŠlulas existen disoluciones verdaderas y dispersiones coloidales.

La fase dispersante es el agua.

-7

PartĂ­culas fase dispersa

menores de 10 cm --> disoluciones verdaderas (sales minerales) -7

entre 10

-5

y 2.10 cm --> dispersiones coloidales (macromolĂŠculas)

Propiedades de las dispersiones coloidales

Concepto Moléculas inorgánicas presentes en todos los seres vivos, disueltas en los líquidos orgánicos o en estado sólido

Sales disueltas Están disueltas en los líquidos orgánicos y disociadas en sus iones +

-

Na 2+ Ca Mg2+

Cl 3PO4 Aniones

Funciones

HPO422-

CO3 HCO3 NO3

Cationes

Fe2+ Fe3+ + K

Regular actividad enzimática Regular la presión osmótica Generar potenciales eléctricos Regular pH Mantener el grado de salinidad (homeostasis)

Iones asociados a moléculas orgánicas Fe Mg PO43Co I S

Hemoglobina Clorofila ADN, ARN, ATP Vitamina B12 Hormonas tiroideas Cisteína y metionina

Funciones específicas de algunas sales minerales Na K Cl

Transmisión impulso nervioso

Ca

Contracción muscular Coagulación sangre

Fe

Transporte oxígeno

Zn

Neurotransmisión

Mn Fotosíntesis

Sales precipitadas Son insolubles en los líquidos orgánicos o celulares Forman cristales y pueden estar asociadas a macromoléculas CARBONATO DE CALCIO Caparazones de moluscos Esqueleto externo de los corales Caparazones de protozoos marinos (foraminíferos) Impregna el exoesqueleto de algunos artrópodos Espículas de esponjas y espinas de erizos de mar Huesos y dientes de vertebrados Otolitos del oído interno FOSFATO DE CALCIO Matriz mineral del tejido óseo de los vertebrados SILICATOS Presente en gramíneas y equisetos Caparazones de diatomeas y radiolarios Espículas de algunas esponjas