Agua

Views:
 
Category: Education
     
 

Presentation Description

Agua

Comments

Presentation Transcript

Slide 1: 

El Agua y Funciones

Contenido : 

Contenido Importancia del agua en el organismo. Estructura molecular del agua. Propiedades físico-químicas. Funciones y disociación del agua.

Importancia del Agua : 

Importancia del Agua El agua es la biomolécula más abundante en el ser humano. Constituye un 65-70% del peso del cuerpo, debiendose mantener alrededor de estos valores. De lo contrario, el organismo sufriría graves situaciones patológicas. La importancia del estudio del agua estriba en que casi todas las reacciones bioquímicas del organismo tienen lugar en medios acuosos.

Estructura Molecular del Agua : 

Estructura Molecular del Agua La estructura de la molécula del agua tiene carácter tetraédrico, con una hibridación sp3 del átomo de oxígeno, situado en el centro, y los dos átomos de hidrógeno dispuestos en dos de los vértices de dicho tetraedro. Las dos restantes direcciones de enlace corresponden a los otros dos orbitales, ocupados cada uno de ellos por una pareja de electrones. El ángulo entre los dos átomos de hidrógeno es de 104.5°; la distancia de enlace entre oxígeno e hidrógeno es de 0.096 nm.

Estructura Molecular del Agua : 

Estructura Molecular del Agua La mayor electronegatividad del oxígeno con respecto al hidrógeno, determina una distribución asimétrica de la carga electrónica, con mayor densidad electrónica sobre el oxígeno y, por tanto, un déficit electrónico sobre los hidrógenos. En consecuencia, la molécula de agua es un dipolo eléctrico, sin carga neta. Esta estructura condiciona muchas de las propiedades físicas y químicas del agua, debido fundamentalmente a la posibilidad de establecimiento de puentes de hidrógeno entre moléculas acuosas y de éstas con otras moléculas.

Molécula de Agua : 

Molécula de Agua

Puente de Hidrógeno : 

Puente de Hidrógeno Un enlace por puente de hidrógeno se efectúa entre un átomo electronegativo y el átomo de hidrogeno unido covalentemente a otro átomo electronegativo. Este enlace es mucho mas débil que los enlaces covalentes, formándose y rompiéndose con mayor rapidez que estos últimos. Cada molécula de agua puede interactuar por puentes de hidrogeno con otras cuatro moléculas de agua.

Puente de Hidrógeno : 

Puente de Hidrógeno

Propiedades Físicas y Químicas del Agua : 

Propiedades Físicas y Químicas del Agua 1. Densidad máxima a 4 °C: Este comportamiento anómalo permite que el hielo flote en el agua. Esta densidad anómala permite la existencia de vida marina en los casquetes polares ya que el hielo flotante actúa como aislate térmico, impidiendo que la masa oceánica se congele.

Propiedades Físicas y Químicas del Agua : 

Propiedades Físicas y Químicas del Agua 2. Elevado Calor Específico (1 cal/g x °C) (calor necesario para elevar la temp. de 1 g de agua en 1 °C concretamente desde 15 a 16 °C) Este alto valor permite al organismo importantes cambios de calor con escasa modificación de la temp corporal. El agua se convierte en un mecanismo regulador de la temp del organismo, evitando alteraciones peligrosas, fundamentalmente a través de la circulación sanguínea.

Propiedades Físicas y Químicas del Agua : 

Propiedades Físicas y Químicas del Agua 3. Elevada Temp. de ebullición: En comparación con otros hidruros, la Temp. de ebullición del agua es mucho mas elevada (100 °C a 1 atmósfera). Esto hace que el agua se mantenga liquida en un amplio margen de temp. (0-100 °C), lo que posibilita la vida en diferentes climas, incluso a temp. extremas.

Propiedades Físicas y Químicas del Agua : 

Propiedades Físicas y Químicas del Agua 4. Elevado Calor de Vaporización: (calor necesario para vaporizar 1 g de agua: 536 cal/g). Este valor elevado permite eliminar el exceso de calor, evaporando cantidades relativamente pequeñas de agua. Ello posibilita, cuando es necesario, mantener la temp. del organismo mas baja que la del medio ambiente.

Propiedades Físicas y Químicas del Agua : 

Propiedades Físicas y Químicas del Agua 4. Elevado Calor de Vaporización: Por tanto, la vaporización continua de agua por la piel y los pulmones constituye otro mecanismo regulador de la temp. La evaporación del sudor también contribuye a este mantenimiento, con lo que globalmente ello supone la eliminación total de unas 620 Kcal diarias.

Propiedades Físicas y Químicas del Agua : 

Propiedades Físicas y Químicas del Agua 5. Elevada Conductividad Calórica: Permite una adecuada conducción de calor en el organismo, contribuyendo a la termorregulación, al mantener constante e igualar la temp. en las diferentes zonas corporales.

Propiedades Físicas y Químicas del Agua : 

Propiedades Físicas y Químicas del Agua 6. Disolvente de compuestos polares de naturaleza no iónica: Ello sucede por la capacidad del agua de establecer puentes de hidrogeno con grupos polares de otras moléculas no iónicas. Así, puede disolver compuestos tales como alcoholes, ácidos, aminas y glúcidos.

Propiedades Físicas y Químicas del Agua : 

Propiedades Físicas y Químicas del Agua 7. Capacidad de Hidratación o Solvatación de Iones: El carácter dipolar del agua determina que sus moléculas rodeen a los distintos iones, aislándolos del resto. A este fenómeno se le denomina hidratación o Solvatación de iones y facilita a su vez la separación de iones de diferentes carga, lo que contribuye a la solubilización de compuestos iónicos.

Propiedades Físicas y Químicas del Agua : 

Propiedades Físicas y Químicas del Agua 8. Elevada Constante Dieléctrica ( = 80 a 20 °C) Implica que el agua sea un buen disolvente de compuestos iónicos y sales cristalizadas. Este elevado valor de la constante supone que las moléculas de agua se oponen a la atracción electrostática entre los iones positivos y negativos, debilitando dichas fuerzas de atracción.

Propiedades Físicas y Químicas del Agua : 

Propiedades Físicas y Químicas del Agua 9. Disolvente de Moléculas Anfipáticas: El agua solubiliza compuestos anfipáticos (se llaman asi aquellos que presentan en su estructura grupos polares y apolares simultáneamente). Esta solubilización lleva consigo la formación de micelas, con los grupos apolares o hidrófobos en su interior y los grupos polares o hidrófilos orientados hacia el exterior para contactar con el agua. Esta y las anteriores propiedades determinan que el agua sea considerada como el disolvente universal, permitiendo la realización de procesos de transporte, nutrición, osmosis, etc., cuya ausencia haría imposible el desarrollo de la vida.

Propiedades Físicas y Químicas del Agua : 

Propiedades Físicas y Químicas del Agua 10. Elevada Tensión Superficial: Determina una elevada cohesión entre las moléculas de su superficie y facilita su función como lubricante en las articulaciones. La tensión superficial disminuye con la presencia en el líquido de ciertos compuestos que reciben el nombre genérico de tensoactivos (jabones, detergentes, etc.) que facilitan la mezcla y emulsión de grasas en el medio acuoso; así, las sales biliares ejercen esta acción tensoactiva en el intestino delgado, facilitando la emulsión de grasas y, con ello, la digestión.

Propiedades Físicas y Químicas del Agua : 

Propiedades Físicas y Químicas del Agua 11. Transparencia: Esta propiedad física no afecta directamente al ser humano, pero es importante para que se origine el proceso de fotosíntesis en la masa oceánica y fondos marinos. Como este es el comienzo de una cadena trófica que finaliza en la nutrición humana, la transparencia acuosa contribuye al adecuado desarrollo de la vida.

Propiedades Físicas y Químicas del Agua : 

Propiedades Físicas y Químicas del Agua 12. El agua es un electrolito débil: Ello se debe a la naturaleza de su estructura molecular. Libera el mismo catión que los ácidos (H+; ion hidrógeno o protón, o ion hidronio) y el mismo anión que las bases (OH-; ion hidroxilo). Por tanto, el agua es un anfolito o sustancia anfótera, es decir, puede actuar como ácido o como base.

Funciones Bioquímicas y Fisiológicas del Agua : 

Funciones Bioquímicas y Fisiológicas del Agua Las funciones bioquímicas y fisiológicas que el agua desempeña en el organismo se basan en las propiedades físico-químicas anteriores. Entre ellas destacan: El agua actúa como componente estructural de macromoléculas, como proteínas, polisacáridos, etc., ya que estabiliza su estructura, fundamentalmente a través de la formación de puentes de hidrógeno.

Funciones Bioquímicas y Fisiológicas del Agua : 

Funciones Bioquímicas y Fisiológicas del Agua El agua, como disolvente universal de sustancias, tanto iónicas como antipáticas y polares no iónicas, permite que en su seno se produzcan casi todas las reacciones bioquímicas, y es además un excelente medio de transporte en el organismo. El agua es el sustrato o el producto de diversas reacciones enzimáticas. Puede actuar como cosustrato en reacciones catalizadas por hidrolasas e hidratasas, o puede ser el producto de reacciones catalizadas por oxidasas. Asimismo, participa como reactante o como producto en infinidad de vías metabólicas.

Funciones Bioquímicas y Fisiológicas del Agua : 

Funciones Bioquímicas y Fisiológicas del Agua El carácter termorregulador del agua permite conseguir un equilibrio de temp. en todo el cuerpo, la disipación de cantidades elevadas de calor metabólico, etc.

Compartimentación Acuosa Corporal : 

Compartimentación Acuosa Corporal Según su compartimentación, el agua corporal se puede clasificar en agua intracelular y extracelular. El agua intracelular existe en el interior de la célula, tanto en el citosol como en el resto de las estructuras celulares, y constituye un 70% del total del agua existente en el organismo.

Compartimentación Acuosa Corporal : 

Compartimentación Acuosa Corporal Esta agua intracelular se puede clasificar a su vez en: Agua libre, de la que puede disponer la célula de inmediato y con facilidad. Agua ligada o asociada, que es la que se encuentra unida a estructuras y entidades macromoleculares.

Compartimentación Acuosa Corporal : 

Compartimentación Acuosa Corporal El agua extracelular constituye un 30% del contenido total de agua en el organismo y se puede clasificar en: Agua plasmática, en la que se incluye el agua del plasma y de la linfa, y que supondría un 7% del total. Agua intersticial, que comprende el agua presente en el líquido intersticial, en el líquido cefalorraquídeo, en el humor ocular, etc. Supone un 23% del total del agua del organismo.

Ingestión y Excreción del Agua : 

Ingestión y Excreción del Agua En lo referente a la ingestión y excreción de agua en los seres humanos, los valores considerados como normales son los siguientes: Ingestión media (2700 mL) Bebida: 1300 mL Alimentos: 900 mL Oxidación metabólica: 500 mL

Ingestión y Excreción del Agua : 

Ingestión y Excreción del Agua Excreción (2700 mL) Respiración: 500 mL Transpiración, evaporación: 700 mL Orina: 1400 mL Heces: 100 mL

Slide 30: 

Reacciones ácido-base

Slide 31: 

Reacciones químicas Tema 5 Equilibrio ¿Cuándo se alcanza? ¿Cómo modificarlo? Tema 11 Cinética ¿Cómo de rápido va? ¿Cómo acelerarla?

Slide 33: 

CONTENIDO 1.- Definiciones de ácidos y bases. 2.- La autoionización del agua. Escala de pH. 3.- Fuerza de ácidos y bases. Constantes de ionización. 4.- Tratamiento exacto de los equilibrios de ionización. 5.- Hidrólisis. 6.- Disoluciones amortiguadoras. 7.- Indicadores. 8.- Valoraciones ácido-base.

Slide 34: 

DEFINICIONES DE ÁCIDOS Y BASES. 1 1.1.- Arrhenius (1883) Ácido: Sustancia que, en disolución acuosa, da H+ HCl ® H+ (aq) + Cl- (aq) Base: Sustancia que, en disolución acuosa, da OH- NaOH® Na+ (aq) + OH- (aq)

Slide 35: 

Svante August Arrhenius(1859-1927) [http://nobelprize.org/chemistry/laureates/1903/index.html]

Slide 36: 

1.2.- Brønsted-Lowry (1923) Ácido: Especie que tiene tendencia a ceder un H+ Base: Especie que tiene tendencia a aceptar un H+ NH3 (aq) + H2O (l) « NH4+ (aq) + OH- (aq)

Slide 37: 

Thomas Martin Lowry(1874-1936) Johannes Nicolaus Brønsted(1879-1947)

Slide 38: 

1.3.- Lewis (1923) Ácido: Especie que puede aceptar pares de electrones Base: Especie que puede ceder pares de electrones Para que una sustancia acepte un H+ debe poseer un parde electrones no compartidos.

Slide 40: 

LA AUTOIONIZACIÓN DEL AGUA.ESCALA DE pH. 2 pH = - log [H3O+] pOH = - log [OH-]

Slide 41: 

Agua pura: [H3O+] = [OH-] ; [H3O+] = 10-7 Þ pH = 7 [OH-] = 10-7 Þ pOH = 7

Slide 42: 

FUERZA DE ÁCIDOS Y BASES.CONSTANTES DE IONIZACIÓN. 3 Fuerza de un ácido o base: mayor o menor tendencia a transferiro aceptar un protón.

Slide 43: 

En el caso de un par ácido-base conjugado, Ka y Kb están relacionadas Kw = Ka Kb

Slide 44: 

TRATAMIENTO EXACTO DE LOSEQUILIBRIOS DE IONIZACIÓN. 4 ¿Cómo podemos calcular las concentraciones de todas lasespecies presentes en una disolución en la que se establecendiversos equilibrios de ionización?

Slide 45: 

1. Expresiones de las constantes de equilibrio 2. Balance de materia: [HA]o + [A-]o = [HA] + [A-] 3. Balance de cargas (condición de electroneutralidad) [H3O+] = [A-] + [OH-] 4. Resolver el sistema: 4 ecuaciones con 4 incógnitas

Slide 46: 

HIDRÓLISIS. 5 ¿Cómo determinarlo de forma cualitativa? Disociar la sal en sus iones Identificar su procedencia Determinar cuáles se pueden hidrolizar Plantear y analizar el equilibrio de hidrólisis

Slide 47: 

5.1. Sales procedentes de ácido fuerte y base fuerte [p.ej.: NaCl, KCl, NaNO3]

Slide 48: 

5.2. Sales procedentes de ácido fuerte y base débil [p.ej.: NH4Cl] Disolución ácida

Slide 49: 

5.3. Sales procedentes de ácido débil y base fuerte [p.ej.: CH3COONa] Disolución básica

Slide 50: 

5.4. Sales procedentes de ácido débil y base débil [p.ej.: NH4CN] Si Kh (catión) > Kh (anión) Þ Disolución ácida Si Kh (catión) < Kh (anión) Þ Disolución básica Si Kh (catión) = Kh (anión) Þ Disolución neutra [Para el NH4CN: disolución básica]

Slide 51: 

DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS. 6 Disoluciones amortiguadoras (o tampón): Disoluciones quemantienen un pH aproximadamente constante cuando se agreganpequeñas cantidades de ácido o base o cuando se diluyen. Composición Cantidades sustanciales de un ácido débil y de su base conjugada(o una base débil y su ácido conjugado). (p.ej.: CH3COOH/CH3COONa)

Slide 52: 

Mecanismo de acción: Si al equilibrio le añado, p.ej., un ácido, se desplazará a la izquierda,disminuirá el cociente [A-]/[HA] y el pH bajará. Pero si la cantidad añadida es pequeña comparada con las cantidades (grandes) que hay de A- y HA, el cociente cambiará muypoco y el pH apenas se modificará. P.ej.: * si añado 0.001 moles de HCl a un 1 L de agua, el pH pasa de 7 a 3. * si añado 0.001 moles de HCl a un 1 L de disolución que contiene 0.7 moles de acético y 0.6 moles de acetato sódico, el pH pasa de 4.688 a 4.686.

Slide 53: 

¿Cómo calcular el pH de una disolución tampón? Con el tratamiento exacto (apartado 4). ¿Cómo estimar aproximadamente el pH de una disolución tampón? Dado que las concentraciones iniciales de ácido y de su base conjugadason grandes, se puede suponer que las cantidades que desaparecerán y que aparecerán mientras se va alcanzando el equilibrio serán pequeñas,comparadas con las iniciales. Por tanto, en la fórmula anterior las concentraciones en el equilibriose pueden aproximar por las concentraciones iniciales. Exacta Aproximada

Slide 55: 

Características importantes de una disolución amortiguadora: * Su pH Þ depende de Ka y de las concentraciones * Su capacidad amortiguadora Capacidad amortiguadora: Cantidad de ácido o base que se puedeagregar a un tampón antes de que el pH comience a cambiar demodo apreciable. ¿De qué depende? * Del número de moles de ácido y base (deben ser altos para que la capacidad también lo sea) * Del cociente [base]/[ácido]. (para que la capacidad sea alta, ha de ser próximo a 1. Si es < 0.1 ó > 10, no será muy eficiente. Mayor eficiencia: cuando pH = pKa)

Slide 56: 

INDICADORES. 7 Indicadores: Ácidos o bases débiles cuyas formas ácido/baseconjugadas presentan colores diferentes. Cuando a una disolución le añadimos un indicador,estarán presentes las dos especies HInd e Ind-.

Slide 57: 

¿Qué color veré? Si [HInd]/[Ind-] ³ 10 Þ Color A (predomina forma ácida) Si [HInd]/[Ind-] £ 0.1 Þ Color B (predomina forma básica) Si 0.1< [HInd]/[Ind-]< 10 Þ Color mezcla de A y B El cociente depende de la Ka y del pH: Si [HInd]/[Ind-] ³ 10 Þ [H3O+] ³ 10 KInd Þ pH £ pKInd –1 Color A (predomina forma ácida) Si [HInd]/[Ind-] £ 0.1 Þ [H3O+] £ 0.1 KInd Þ pH ³ pKInd +1 Color B (predomina forma básica) Si 0.1< [HInd]/[Ind-]< 10 Þ pKInd –1 < pH < pKInd +1 Mezcla A y B Intervalo de viraje (2 unidades de pH)

Slide 58: 

Intervalos de viraje de indicadores

Slide 59: 

VALORACIONES ÁCIDO-BASE. 8 ¿Cómo podemos determinar la concentración de un ácidoo de una base en una disolución? Método más empleado: valoración ácido-base Una disolución que contiene una concentración conocida debase (o ácido) se hace reaccionar con una disolución de ácido(o de base) de concentración desconocida. Medimos el volumen de la disolución de base (o ácido)necesario para que consuma (neutralice) todo el ácido (o base). Cuando se logra la neutralización completa: Punto de equivalencia

Slide 60: 

¿Cómo sé cuándo he llegado al punto de equivalencia? Curva de valoración: Representación del pH en función delvolumen añadido.

Slide 61: 

¿Cuál es el pH del punto de equivalencia? Si valoro ácido fuerte con base fuerte (o al revés) Þ pH = 7 Si valoro ácido débil con base fuerte Þ pH > 7 Si valoro base débil con ácido fuerte Þ pH < 7 ¿Cómo calcular el pH de ese punto o de cualquier punto de la curva? Con el tratamiento exacto (apartado 4). ¿Cómo sé que he llegado al punto de equivalencia sin necesidad derepresentar la curva de valoración entera? Mediante un indicador apropiado Apropiado: que cambie de color justo cuando la reacción llega alpunto de equivalencia.

Slide 62: 

Clave: que el intervalo de viraje del indicador coincida con el saltode pH que se produce cuando alcanzamos el pto. equivalencia. p.ej.: valoración de un ácido fuerte con una base fuerte

Slide 63: 

Curva de valoración de una base fuerte con un ácido fuerte:

Slide 64: 

Curva de valoración de un ácido débil con una base fuerte:

Slide 65: 

Curva de valoración de un ácido diprótico con una base fuerte:

authorStream Live Help