H2OEstructura del agua - Posibilita las interacciones dbiles

Propiedades fsicoqumicas Accin disolvente Elevada fuerza de cohesin Elevada fuerza de adhesin Gran calor especfico Elevado calor de vaporizacin Punto de fusin, ebullicinConstante dielctrica

Funciones biolgicas Ionizacin del agua

Disociacin del agua Producto inico del agua Concepto de pH Sistemas tampn

smosis y fenmenos osmticos

Las sales minerales

Hibridacin sp3 del oxgeno Estructura tetradrica Geometra no lineal Distinta electronegatividadde O e HMolcula polar Distribucin asimtrica de loselectrones de enlace Carga parcial + (d+) cerca delos H y (d-) cerca del O Capacidad de formar enlacesde hidrgeno

Los dos tomos de hidrgeno se localizan en los vrtices de un tetraedro centrado en el oxgeno y los dos pares de electrones sin compartir en los dos vrtices restantes. La molcula es casi esfrica. Como el oxgeno es ms electronegativo que el hidrgeno los enlaces del agua estn polarizados.

H2OLquida a TC ambiente; otras molculas de parecido peso molecular (SO2, CO2, NH3, H2S, etc) son gases. Ello se debe a que las molculas de agua son dipolos.

Estructura y polaridad de la molcula de agua: puentes de hidrgenoEntre los dipolos del agua se establecen fuerzas de atraccin llamados puentes de hidrgeno, formandose grupos de 3-9 molculas. Con ello se consiguen pesos moleculares elevados y el agua se comporta como un lquido. Estas agrupaciones, le confieren al agua sus propiedades de fluido, en realidad, coexisten estos pequeos polmeros de agua con molculas aisladas que rellenan los huecos.

* Cuando un tomo de hidrgeno de un enlace polarizado, se aproxima al tomo electronegativo de otra molcula, se forma un puente de hidrgeno. * Las molculas de agua forman entre si puentes de hidrgeno. En promedio, cada molcula de agua forma 4 puentes en el hielo y 3.6 en el agua. * El agua es una molcula polar por la disposicin espacial de sus enlaces polarizados. Su polaridad determina que sus molculas interacten con fuerza lo que se refleja en muchas de sus propiedades.

La estructura del agua en estado slido (hielo) es un ejemplo del efecto acumulativo de muchos enlaces de hidrgeno.El agua slida da lugar a una red estructural regular que corresponde al estado cristalino. Forma estructuras geomtricas de 24 lados (eicosatetraedro).

Debido a la estructura abierta, el agua es una de las muy pocas sustancias que se expande en el congelamiento.

Interacciones dbiles en solucin acuosa1. Fuerzas de van der Waals2. Enlaces de hidrgeno3. Interacciones inicas o salinas1. Dipolos transitorios2. Dipolos inducidos3. Dipolos permanentesH2 Cl2HF HClH2ONH3 CH4- Son interacciones muy dbiles- En el medio biolgico tienen importancia en ausencia de agua- Rotas por detergentes

Enlaces de hidrgeno

-Son enlaces ms dbiles que los covalentes

-El enorme nmero de puentes hidrgeno en el agua le confieren al estado lquido una enorme cohesin

-Dado que las molculas se encuentran en constante movimiento, los enlaces de hidrgeno se forman y se rompen permanentemente.

Disolucin de sustanciasSustancias inicas y polares (molculas orgnicas pequeas con uno o ms tomos electronegativos ej. alcohol, aminas, cidos. La atraccin entre los dipolos de esas molculas y el dipolo del agua hacen que tiendan a disolverse. Se clasifican como hidroflicas.

*El agua disuelve bien a las sustancias polares e inicas. *En las molculas biolgicas abundan grupos polares e inicos (OH, SH, COO-, NH3+, PO4-) que facilitan su disolucin.

Propiedades fsico-qumicas del agua :a)Accin disolvente. El agua es el lquido que ms sustancias disuelve (disolvente universal), esta propiedad se debe a su capacidad para formar puentes de hidrgeno con otras sustancias, ya que estas se disuelven cuando interaccionan con las molculas polares del agua.

Interacciones electrostticasEl agua disuelve muchas sales cristalinas al hidratar sus componentes. El ClNa en estado cristalino de disuelve en agua, separando sus iones Cl- y Na+, dando lugar a iones hidratados.

Interacciones no polares

Una molcula puede tener porciones polares (hidroflicas) y no polares (hidrofbicas). Son sustancias anfipticas. Ej un cido graso de cadena larga tiene un cido carboxlico polar (cabeza) y una larga cadena hidrocarbonada C e H no polar (cola). En presencia de agua, un compuesto de este tipo tiende a formar estructuras llamadas micelas.

b) Elevada fuerza de adhesin. Los puentes de hidrgeno del agua son los responsables, al establecerse entre estos y otras molculas polares, y es responsable, junto con la cohesin de la capilaridad, al cual se debe, en parte, la ascensin de la sabia bruta desde las races hasta las hojas.c) Fuerza de cohesin entre sus molculas. Los puentes de hidrgeno mantienen a las molculas fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un liquido casi incompresible.

d) Gran calor especfico. El agua absorbe grandes cantidades de calor que utiliza en romper los puentes de hidrgeno. Su temperatura desciende ms lentamente que la de otros lquidos a medida que va liberando energa al enfriarse. Esta propiedad permite al citoplasma acuoso servir de protecccin para las molculas orgnicas en los cambios bruscos de temperatura.Cuando se evapora el agua o cualquier otro lquido, disminuye la temperatura, lo que constituye un mtodo eficaz en los vertebrdos para disipar calor por sudoracin; tambin las plantas utilizan este sistema de refrigeracin. e) Elevado calor de vaporizacin A 20C se precisan 540 caloras para evaporar un gramo de agua, lo que da idea de la energa necesaria para romper los puentes de hidrgeno establecidos entre las molculas del agua lquida y, posteriormente, para dotar a estas molculas de la energa suficiente para abandonar la fase lquida y pasar al estado de vapor.

f) Elevada constante dielctrica. Por tener molculas dipolares, el agua es un gran medio disolvente de compuestos inicos, como las sales minerales, y de compuestos covalentes polares como los glcidos.

g) Punto de ebullicinTemperatura en que el agua pura cambia al estado de vapor, es de 100 C a nivel del mar.

h) Punto de fusin Temperatura en que el agua cambia del estado slido a lquido. Es de 0 C y puede disminuir en presencia de solutos electrostticos.

Propiedades biolgicasDisolvente, de sustancias txicas y compuestos bipolares. Incluso molculas biolgicas no solubles (ej. lpidos) como dispersiones coloidales Reactivo, en reacciones de hidratacin, hidrlisis y oxidacin-reduccin Permite la difusin (principal transporte de muchas sustancias nutritivas). Termorregulador, permitiendo la vida en una amplia variedad de ambientes trmicos Interviene (plantas) en el mantenimiento de la estructura celular.

Funciones del aguaRelacionadas con las propiedades Soporte o medio donde ocurren las reacciones metablicas Amortiguador trmico Transporte de sustancias Lubricante, amortiguadora del roce entre rganos Favorece la circulacin y turgencia Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos Puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo, aportando hidrogeniones o hidroxilos al medio.

Disociacin del agua

Disociacin del agua. Producto inico del aguaSe puede considerar una mezcla de: 2H2O H3O+ OH-

En realidad esta disociacin es muy dbil en el agua pura, y as el producto inico del agua a 25C es :agua molecular (H2O )protones hidratados (H3O+ )iones hidroxilo (OH-)

Bajo grado de ionizacin. De cada 107 de molculas de agua, slo una se encuentra ionizada.

Esto explica que la concentracin de iones hidronio (H3O+) y de los iones hidroxilo (OH-) sea muy baja. Dado los bajos niveles de H3O+ y de OH-, si al agua se le aade un cido o una base, aunque sea en poca cantidad, estos niveles varan bruscamente.

Potencial Hidrgeno (pH) pH de fluidos biolgicos pH = -log [H+]

Medida qumica de la acidez o alcalinidad (basicidad) de la materia. Escala de pH: se construye en funcin de la constante de equilibrio de disociacin cida (Ka) del agua = 0.0000001, expresada abreviadamente por su logaritmo decimal o base 10: log 0.0000001 = -7 (esto es por los siete ceros) Al multiplicar esta funcin por -1, se obtiene un valor positivo: -log 0.0000001 = 7. Por lo tanto, el pH o potencial de hidrgeno del agua tiene dicho valor, 7.

pHRelacin entre el pH y las concentraciones de H+ y OH- en el agua. Dado que el producto de [H+] y [OH-] es una constante [10-14], [H+] y [OH-] estn inversamente relacionadas

Escala de pH(Acidos y Bases dbiles)

2HCO3- + H+ H2CO3CO2 + H2O

AmortiguadoresLa capacidad de una disolucin para minimizar los cambios de pH producidos por la adicin de un cido o una base se llama capacidad de amortiguacin.

Los fluidos intracelulares y extracelulares poseen esta capacidad, que se necesita para el mantenimiento de la vida en un organismo.

Los organismos vivos soportan muy mal las variaciones del pH, aunque tan solo se trate de unas dcimas de unidad, y por ello han desarrollado en la historia de la evolucin sistemas tampn o buffer que mantienen el pH constante, mediante mecanismos homeostticos. Las variaciones de pH, afectan a la estabilidad de las protenas y, en concreto, en la actividad cataltica de los enzimas, pues en funcin del pH, pueden generar cargas elctricas que modifiquen su actividad biolgica. Los sistemas tampn que tienden a impedir la variacin del pH cuando se aaden pequeas cantidades de iones H+ o OH- consisten en un par cido-base conjugada que actan como dador y aceptor de de protones, respectivamente. Podemos citar otros tampones biolgicos, como son el par carbonato-bicarbonato y el par monofosfato-bifosfto. El pH normal de los fluidos corporales suele oscilar alrededor de 7, Plasma sanguneo7,4 ; Saliva:6,35-6,95 ; Orina 5,8; jugo gstrico:2,1 etc.

Agua y Membranas semipermeables

Sales minerales*Sales solubles en agua: disociadas en sus iones (cationes y aniones) c/ actividad biolgica: Funciones catalticas. Algunos (Cu+, Mn2+, Mg2+, Zn+,...) actan como cofactores enzimticos Funciones osmticas. Intervienen en la distribucin de agua entre la celula y el medio. Na+, K+, Cl - y Ca++, participan en la generacin de gradientes electroqumicos, del potencial de membrana y del potencial de accin y en la sinapsis neuronal. Funcin tamponadora. Se lleva a cabo por los sistemas carbonato-bicarbonato, y por el monofosfato-bifosfato.

Sales minerales*Sales insolubles en agua, slidos con funcin de sostn o protectora, como :

Esqueleto de vertebrados : fosfatos, cloruros, y carbonatos de calcio Caparazones de carbonato clcico de crustceos y moluscos. Otolitos del odo interno, formados por cristales de carbonato clcico (equilibrio).

El contenido de agua corporal se mantiene constante por el equilibrio entre ingresos y prdidas. Los ingresos diarios en un hombre con dieta mixta, actividad fsica moderada y que habite en clima templado son de 2,6 litros. De ellos: l,31 de la bebida, 1 litro de alimentos, y 0,3 de agua metablica. Las prdidas son otros 2,6 litros, de los cuales: 1,41 de la orina,1 por la evaporacin por piel y pulmn y 0,21 de prdida fecal.

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