Agua Introductorio Clase 3

AGUA Y SOLUCIONES

PROPIEDADES DEL AGUA  POLAR

Oxigeno es muy electronegativo  Sirve

como donor y aceptor de puente H  Elevado: - punto de fusion - punto de ebullicion - calor de vaporizacion - tension superficial

PUENTE HIDROGENO EN EL AGUA One H2O molecule can associate with 4 other H20 molecules

•Ice: 4 H-bonds per water molecule Crystal lattice of ice

•Water: 2.3 H-bonds per water •molecule

DISTRIBUCION DEL AGUA EN EL ORGANISMO TOTAL:

60 %

INTRACELULAR:

40 %

EXTRACELULAR: 20 % LIQUIDO INTERSTICIAL: LIQUIDO INTRAVASCULAR:

15 % 5%

EL AGUA DISUELVE COMPUESTOS IONICOS Y POLARES

solvation shell or hydration shell

DISTRIBUCION DE IONES EN EL ORGANISMO Liquido extracelular

Liquido intracelular

Na1+

142 mEq/L

10 mEq/L

K1+

4 mEq/L

140 mEq/L

Ca2+

2.4 mEq/L

0.0001 mEq/L

Mg2+

1.2 mEq/L

58 mEq/L

Cl1-

103 mEq/L

4 mEq/L

HCO31-

28 mEq/L

10 mEq/L

HPO42-

4 mEq/L

75 mEq/L

SO42-

1 mEq/L

2 mEq/L

Aminoácidos

30 mg/dL

200 mg/dL ?

Proteínas

2 g/dL

16 g/dL

DISOLUCION EN AGUA DE SUSTANCIAS ANFIPATICAS Many lipids are amphipathic

IONIZACION DEL AGUA

IONIZACION DEL AGUA H2O +

H2O H2O

H3O+ + OHH+ + OH-

Ka = H+ OH- = 1.8 x 10-16 M H2O

H2O = 55.5 M

Ka x H2O = H+ OH- = 1.8 x 10-16 x 55.5 M = 10-14 = Kw Si Kw = 10-14 = H+ OH- entonces H+ = OH- = 10-7 Si -log Kw = - log 10-14 = (-log H+ ) + (-log OH- ) pKw =

14

=

pH

+

pOH

RELACIONES ENTRE ESCALAS NEUTRO H+

0

pOH

7

14

7

10-14

10-7

10-14

BASICO

pH

10-7

ACIDO

1M

14

0

OH1M

ESCALA DE pH  Desarrollada por Sorensen (1902)

 Utilizable para soluciones acuosas diluidas de acidos y bases  La utilizaicon de la escala logaritmica evita trabajar con notacion exponencial

•

ACIDOS Y BASES Aci dos y base s fuertes se d isocian comp letamen te

• Acid os y bases debiles se di socian p arcial me nte • Lo s aci dos y bas es debiles forma n siste mas b uff er q ue manti enen el pH rel ati vamente cons tan te , lo cu al es imp ontan te para mante ner la es tr uctu ra

prote ica y la fu nci on enz im ati ca

PARES ACIDO/BASE CONJUGADOS

HA + H2O

A- + H3O+

HA

A- + H+

HA = ACIDO (Dador de protones)(Bronsted) A- = BASE CONJUGADA (Aceptor de protones)(BronstedK) & pK indican la fuerza del acido y la a

a

tendencia a ceder protones

Ka = [H+][A-] [HA] pKa = - log Ka

- Alta Ka = acido fuerte (ej: 105 M) - Baja Ka = acido debil (ej: 10-5 M) - Alto pKa = acido debil (ej:: 5) - Bajo pKa = acido buerte (ej: -5)

Ka, pKa, Kb, pKb DE COMPUESTOS IMPORTANTES Ka Ác id o Re ac ci ón Perclórico HClO4 + H2O Clorhídrico HCl + H2O Sulfúrico H2SO4 + H2O Nítrico HNO3 + H2O Fosfórico H3PO4 + H2O Dihidrógenofosfato H2PO4−+ H2O Hidrogenofosfato HPO4= + H2O Carbónico H2CO3 + H2O Hidrogenocarbonato HCO3− + H2O

Kb Base Hidróxido sódico Hidróxido potásico Amoniaco

R ea cci ón NaOH + H2O KOH + H2O NH3 + H2O

ClO4− + H3O+ Cl− + H3O+ HSO4− + H3O+ NO3− + H3O+ H2PO4− + H3O+ HPO4= + H3O+ PO43− + H3O+ HCO3− + H3O+ CO3= + H3O+

Na + H2O + OH K+ + H2O + OH− NH4+ + OH− +

−

Ka= A - . H + / HA

pKa =-l og

ka Muy grande Muy grande Muy grande Muy grande 7,5 · 10−3 6,2 · 10−8 2,2 · 10−13 4,2 · 10−7 5,6 · 10−11

pk a Muy chica Muy chica Muy chica Muy chica 2,125 7,208 12,66 6,377 10,25

Kb =B + .OH - /BOH

pKb =-l og

kb Muy grande Muy grande 1,77 · 10−5

pk b Muy chica Muy chica 4,752

CU RVA TITULACION ACIDO

F UERTE

CUR VA TI TULACION ACI DO DEBI L

VALOR DE pKa POR TITULACION

Henderson-Hasselbach Equation 1) Ka = [H ][A ] [HA] +

-

HA = weak acid A- = Conjugate base

2) [H+] = Ka [HA] [A-] 3) -log[H+] = -log Ka -log [HA] [A-] 4) -log[H+] = -log Ka +log [A-] [HA] 5) pH = pKa +log [A-] [HA]

* H-H equation describes the relationship between pH, pKa and buffer concentration

BUFFER, TAMPONES O SOLUCIONES AMORTIGUADORAS   

SON SISTEMAS QUE AMORTIGUAN LOS CAMBIOS DE pH ESTAN FORMADOS POR UN ACIDO DEBIL Y SU BASE CONJUGADA EXISTE UNA ZONA DONDE LA CAPACIDAD DE AMOR-TIGUACION ES MAXIMA QUE CORRESPONDE A: – pKa +/- 1 PUNTO DE Ph



pH = pKa +log [A-] [HA] entonces pH = pKa

SI [A-] =1 [HA]

log 1 = 0

EJEMPLOS DE CAPACIDAD BUFFER 50 % ACETICO/50 % ACETATO

• pH = pKa + log10

[0.5 ] ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

[0.5]

• pH = 4.76 + 0 • pH = 4.76 = pKa

EJEMPLOS DE FALLA DE CAPACIDAD BUFFER 90 % ACETICO/10 % ACETATO

• pH = pKa + log10

[0.1 ] ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

[0.9]

• pH = 4.76 + (-0.95) • pH = 3.81

EJEMPLOS DE FALLA DE CAPACIDAD BUFFER 10 % ACETICO/90 % ACETATO

• pH = pKa + log10

[0.9 ] ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯

[0.1]

• pH = 4.76 + 0.95 • pH = 5.71

SISTEMAS BUFFER DEL ORGANISMO ACIDO CARBONICO/BICARBONATO H2CO3 (CO2)/HCO31FOSFATO DIACIDO/FOSFATO MONOACIDO H2PO41-/HPO42PROTEINAS

pH NORMAL DEL ORGANISMO

7.4 5 AC IDOSIS AL CAL OSIS

7.3 5

7.4 0

OSMOSIS ES EL PASAJE DE AGUA DESDE LA ZO NA DE ME NO R HA CI A LA ZO NA DE MAYO R CONC EN TRA CI AN DE SOLUT O NO DIFU SIBLE (D E LA ZONA DE MAYO R HA CI A LA ZO NA DE ME NO S CO NCE NT RAC ION DE AGUA)

PLASMOLISIS Y TURGENCIA PLAS MOL ISIS: ES EL FEN OM ENO DE CO NTRAC CIO N DEL VOLUM EN CE- LUL AR POR LA SAL IDA DE AG UA EN UN MEDIO HI PER TONI CO TUR GE NI CA: ES EL FEN OM EN O DE AUM EN TO DEL VOLUM EN CEL UL AR POR LA EN TRA DA DE AG UA EN UN MEDIO HI POTONI CO

100 mO sm mOsm HI POTONI CO

200 mOsm

300 mOsm ISOT ON ICO

400 mO sm

500

CUESTIONARIO -

QUE ES EL AG UA, CO MO EST A FO RMADA Y Q UE IMPO RTAN CI A TI ENE B IO LOG ICAM ENTE ? CO MO SE C OMPORT A EL AG UA COMO SOL VENTE FR EN TE A DIFE-R ENTE SO LU TOS ? QUE IONES PRE VAL ECEN EN EL CO MPAR TI MENTO IN TR A Y EX TR ACE LULAR ? QUE DIFER EN CIA HAY EN TRE UN ACI DO FU ERT E Y DEBIL EN SU COMPORT AMIENTO, SU VAL OR D E Ka Y DE pKa ? QUE ES EL pH ? QUE ES UN BUFF ER ? CU AL ES EL pH NORM AL DEL ORGA NISMO Y QUE IM PO RTAN CI A TI ENE SU MEN TENIMIEN TO QUE ES LA PRE SIO N OSMOTI CA ? QUE SI GNIFI CA QUE UN ME DIO SEA ISOTONICO , HI POTON ICO E HIPER TONICO ? QUE IMP LIC AN EL FEN OME NO DE PLASM OL ISIS Y TU RGEN CI A ?