Inorganic A

MOLECULAS INORGÁNICAS. EL AGUA. 1. DEFINICIÓN.- Es la molécula inorgánica más abundante tanto en la naturaleza como en la materia viva. 2. LA MOLÉCULA DEL AGUA.- Consta de dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno mediante enlaces covalentes polares lo que determina que la molécula sea un dípolo cuyo ángulo de enlaces es de 104.5°, esto favorece la solvatación iónica. La molécula del agua es un tetraedro irregular con el átomo de oxígeno en el centro y los vértices corresponden a: dos a los enlaces con el hidrógeno y dos a los electrones no compartidos. La longitud del enlace H – O es de 0.96 Aº.

H Z o n a s p a rc ia lm e n te p o s itiv a s

O

-

-

H

+

Z o n a s d e e le c t ro n e s n o c o m p a rt id o s

PUENTES DE HIDRÓGENO.- Es la atracción electrostática recíproca entre el núcleo del hidrógeno, parcialmente positivo, de una molécula de agua y el par de electrones no compartidos del átomo de oxígeno, parcialmente negativo, de otra molécula de agua.

Los puentes o enlaces de hidrógeno son más débiles que un enlace covalente y también se pueden formar con el nitrógeno. Cada molécula de agua puede formar puentes de hidrógeno con otras cuatro moléculas de agua con una duración promedio de 10–10 a 10–21s, lo cual confiere al agua sus propiedades de fluido y la gran cohesión que existe entre las moléculas.

δ

−

δ+

Puente de hidrógeno

3. PROPIEDADES FÍSlCAS y QUÍMICAS DEL AGUA.- El papel biológico del agua depende de ciertas propiedades físicas y químicas notables, como son: - Elevado calor especifico. - Elevado punto de ebullición. - Elevada constante dieléctrica. - Elevada tensión superficial. - Elevado calor latente de vaporización. - Bajo grado de ionización. 4. DISTRIBUCIÓN CORPORAL.- El agua representa. en un adulto. el 60% del peso corporal y está distribuida en tres compartimientos del organismo, de la siguiente manera: A). INTRACELULAR.- En el interior de las células se localizan los 2/3 del agua corporal que se presenta como agua libre y agua ligada.

a). Agua Libre.- Representa el 95% del agua intracelular y es utilizada como solvente para los solutos y como medio dispersante para las dispersiones coloidales de la célula.

b). Agua Ligada o de Imbibición.- Representa el 5% y está unida laxamente a las proteínas mediante puentes de hidrógeno. Comprende el agua inmovilizada presente en las estructuras fibrosas de las macromoléculas. B). EXTRA CELULAR.- Puede ser: a). Intersticial.- Se localiza fuera de los vasos sanguíneos, como es el líquido cefalorraquídeo, el líquido sinovial y otros, comprende unos 11 ó 12 litros.

b). Vascular: También conocida como intravascular o circulante ya que se encuentra en los vasos sanguíneos y linfáticos, comprende unos 2 ó 3 litros. 5. ROL BIOLÓGICO. - Se considera el disolvente universal, debido a su elevada constante dieléctrica ya que su molécula es un dípolo. -

Medio de dispersión del sistema coloidal del citoplasma, debido al bajo grado de ionización.

-

Regula la temperatura, debido a su elevado calor específico y calor latente de vaporización.

-

Favorece el transporte de sustancias.

-

Tiene función estructural.

-

Tiene función amortiguadora o mecánica.

ÁCIDOS. 1. DEFINICIÓN.- Un ácido. según la teoría de Arrhenius, es toda sustancia que contiene hidrógeno en su estructura y al estar en disolución acuosa lo libera como iones H+ (protones). Un ácido, según la teoría de Bronsted – Lowry, es toda sustancia capaz de ceder protones, es decir, es un calor de protones o hidrogeniones. 2. CARACTERÍSTICAS: - Pueden ser inorgánicos u orgánicos. - Tienen sabor agrio o ácido. - Vuelven rojo al papel tornasol. - Pueden ser sólidos (ácido cítrico), líquidos (ácido sulfúrico) o gaseosos (ácido sulfhídrico). - Reaccionan con algunos metales (Zn, Mg y Fe), liberando hidrógeno. Zn + HCI → H2 + ZnCl2 -

Reaccionan con carbonatos y bicarbonatos, produciendo dióxido de carbono. HCI +Ca(C03) → CaCI2 + H2O + CO2

-

Se disuelven en agua formando disoluciones ácidas que conducen la corriente eléctrica.

BASES 1. DEFINICIÓN.- Una base, según la teoría de Arrhenius, es toda sustancia que contiene en su estructura el grupo hidroxilo y al estar en disolución acuosa lo libera como ión (OH–) hidroxilo. Una base, según la teoría de Bronsted – Lowry, es toda sustancia capaz de aceptar protones, es decir, son aceptores de protones o hidrogeniones. 2. CARACTERÍSTICAS: - Pueden ser inorgánicas u orgánicas. - Tienen sabor amargo o astringentes. - Al tacto tienen un aspecto jabonoso o resbaladizo, como la lejía o el jabón. - Vuelven azul al papel tornasol. - Reaccionan con los ácidos, neutralizando sus propiedades. - Reaccionan con los aceites y grasas produciendo jabones. 3. ESCALA DE SORENSEN (Escala de pH). A). DEFINICIÓN.- Es la escala establecida por Sorensen, graduada del cero al catorce, cuyo punto neutro es 7, debido a la disociación del agua pura que es 1 x 10–7. B). CARACTERÍSTICAS.- La escala considera que todos los valores colocados a la DERECHA del punto neutro son ácidos, cuya acidez aumenta cuando se acerca al cero, mientras que los valores colocados a la IZQUIERDA del punto neutro son básicos, cuya alcalinidad aumenta cuando se acerca al catorce.

BUFFERS (Amortiguadores) 1. DEFINICIÓN.- Son sustancias que evitan los cambios bruscos del pH. 2. COMPOSICIÓN.- Todo Buffers o Tampón está constituido por un ácido débil y su respectiva base conjugada o una base débil y su ácido conjugado, es decir, todo Buffers es un par conjugado ácido - base, según la teoría de Bronsted – Lowry. 3. PRINCIPALES BUFFERS: - Bicarbonato.- Es un sistema extracelular. H2CO3 ↔ HCO3– + H+ -

Fosfatos.- Es un sistema intracelular. H2PO4 ↔ HPO4 + H+

-

Hemoglobina.-Es un sistema intracelular en los glóbulos rojos. HHb ↔ Hb– + H+ Proteinatos.- Es un sistema extracelular en el plasma. Proteinato de Na ↔ Proteína Ácida

-

pH COMPARATIVO DE ALGUNOS FLUIDOS. Agua pura 7.0 Agua de mar 7.0 – 7.5 FLUIDOS CORPORALES Plasma sanguíneo 7.36 – 7.44 Fluido intersticial 7.4 (promedio) Fluido intracelular 6.9 – 7.3 Líquido cefalorraquídeo 7.35 – 7.45

SECRECIONES CORPORALES Bilis 7.0 – 7.6 Jugo gástrico 1.2 – 3.0 Jugo intestinal 7.0 – 8.0 Jugo pancreático 7.5 – 8.0 Saliva 6.4 – 7.0 Orina 4.5 – 8.0 COMIDAS Vinagre Jugo de limón Leche de vaca Jugo de tomate Refrescos (coca – cola)

3.0 2.3 6.6 4.3 2.8

4. DEFENSA CONTRA LOS CAMBIOS DE pH.- El pH de la sangre arteriales 7,4 y el de la sangre venosa y del líquido intersticial es de 7,35, debido al aumento de CO2 que forma el H2C03. El pH intracelular promedio es neutro, se considera que puede variar de 4,5 a 7,4. El aumento de CO2 determina la disminución del pH, si el pH es mayor de 7,4 se produce la aIcalosis y si disminuye se denomina acidosis. La acidosis o alcalosis del organismo se pueden evitar mediante tres mecanismos especiales: - Sistemas amortiguadores, actúan en una fracción de segundo. - Cambios en la mecánica respiratoria, actúan entre 1 a 3 minutos. - Cambios en la eliminación de la orina, actúa después de varias horas o días.

SALES MINERALES. 1. DEFINICIÓN.- Son compuestos que al disociarse en agua forman iones o electrolitos con carga positiva (cationes) o carga negativa (aniones). 2. IONES.- Son átomos o moléculas con carga eléctrica y que pueden ser de dos tipos: A). CATIONES.- Se producen por pérdida de electrones y se dirigen hacia el cátodo (electrodo negativo). B). ANIONES.- Se producen por la ganancia de electrones y se dirigen hacia el ánodo (electrodo positivo). 3. ELECTROLITOS.- Son sustancia que en agua favorecen el paso de la corriente eléctrica como consecuencia de su disociación (ionización). Los electrolitos pueden ser débiles (bajo grado de ionización) o fuertes (alto grado de ionización). PRINCIPALES ELECTROLITOS EN PLASMASANGUÍNEO Y LÍQUIDO INTRACELULAR (L.l.C.) (mmoles/litro) CATIONES Sodio (Na+) Potasio (K+) Calcio (Ca++) Magnesio (Mg++)

PLASMA 145 4 2 0.7

L.I.C. 10 – 20 140 – 160 1 15

ANIONES Cloro (Cl–) Bicarbonato (HCO3–) Fosfato (HPO4–) Sulfato (SO4–) Proteína

PLASMA 110 26 1 0.5 2

L.I.C. 4 10 – 15 50 10 8

4. ROL BIOLÓGICO DE LAS SALES MINERALES: - Determinan la presión osmótica de la célula. - Determinan el equilibrio ácido – base de la célula. - Forman estructuras duras en algunos seres vivos (caparazones). - Constituyen soluciones amortiguadoras.