Biología - Eldra Solomon, Linda Berg, Diana Martin - 9 Edición-comprimido-74

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40 Capítulo 2 
Repaso
 ■ ¿Por qué el agua forma enlaces de hidrógeno?
 ■ ¿Qué propiedades del agua son resultado de los enlaces de hidrógeno? 
¿Cómo contribuyen estas propiedades a la función del agua como 
componente esencial de los organismos?
 ■ ¿Cómo pueden tener efectos importantes en los organismos, las 
fuerzas débiles como las de los enlaces de hidrógeno?
2.6 ÁCIDOS, BASES Y SALES
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
10 Contrastar ácidos y bases, y analizar sus propiedades.
11 Convertir la concentración de iones hidrógeno (moles por litro) en una 
disolución a un valor de la escala de pH, y describir cómo ayudan las 
sustancias amortiguadoras a minimizar los cambios en el pH.
12 Describir la composición de una sal y explicar por qué estas sustancias 
son importantes en los organismos.
Las moléculas de agua tienen una ligera tendencia a ionizarse, es decir, 
disociarse en iones hidrógeno (H+) y iones hidróxido (OH−). El ion 
H+ se combina inmediatamente con una región de carga negativa de una 
molécula de agua, formando un ion hidronio (H3O+). Sin embargo, por 
convención, se utiliza H+, en lugar del H3O+ que es más preciso. En el 
agua pura, un pequeño número de moléculas de agua se ionizan. Esta 
ligera tendencia del agua para disociarse es reversible por la tendencia de 
los iones hidrógeno e hidróxido de unirse para formar agua.
HOH H+ + OH−
Debido a que cada molécula de agua se separa en un ion hidrógeno y un 
ion hidróxido, las concentraciones de los iones hidrógeno y de hidróxido en 
agua pura son exactamente iguales (0.0000001 o 107 mol/L para cada ion). 
Se dice que esta disolución es neutra, es decir, ni ácida ni básica (alcalina).
Un ácido es una sustancia que se disocia en una disolución acuosa, 
en iones de hidrógeno (H+) y aniones.
Ácido ¡ H+ + anión
Un ácido es un donador de protones. (Recuerde que un ion hidrógeno, 
o H+, no es más que un protón). El ácido clorhídrico (HCl) es un ácido 
inorgánico común.
Una base se defi ne como un aceptor de protones. La mayoría de las 
bases son sustancias que se disocian en un ion hidróxido (OH−) y un 
catión cuando están disueltas en agua.
NaOH ¡ Na+ + OH−
OH− + H+ ¡ H2O
Un ion hidróxido puede comportarse como una base al aceptar un pro-
tón (H+) para formar agua. El hidróxido de sodio (NaOH) es una base 
inorgánica común. Algunas bases no se disocian directamente en iones 
hidróxido. Por ejemplo, el amoníaco (NH3) se comporta como una base 
al aceptar un protón del agua, para formar un ion amonio (NH4+) y li-
berar un ion hidróxido.
NH3 + H2O ¡ NH4+ + OH−
tidad de energía calorífi ca (equivalente a 4.184 joules [ J]) requerida 
para elevar la temperatura de 1 g de agua 1 grado Celsius (C). El agua 
tiene un alto calor de vaporización, 540 cal, debido a que sus molécu-
las se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno. El calor de vapori-
zación de la mayoría de otras sustancias líquidas comunes es mucho 
menor. Cuando se calienta una muestra de agua, algunas moléculas se 
mueven mucho más rápido que las demás (tienen más calor). Estas 
moléculas que se mueven más rápido son más propensas a escapar de 
la fase líquida y entrar en la fase de vapor (vea la fi gura 2-16a). Cuando 
lo hacen, se llevan consigo el calor y disminuyen la temperatura de la 
muestra, en un proceso llamado enfriamiento por evaporación. Por 
esta razón, el cuerpo humano puede disipar el exce so de calor, con-
forme el sudor se evapora de la piel, y una hoja puede conservarse 
fresca bajo la brillante luz del Sol, conforme el agua se evapora de su 
superfi cie.
El enlace de hidrógeno también es responsable del alto calor espe-
cífi co del agua, es decir, la cantidad de energía requerida para elevar la 
temperatura del agua es bastante grande. El calor específi co del agua es
1 cal/g de agua por cada grado Celsius. La mayoría de las otras sustancias 
comunes, tales como los metales, el vidrio, y el alcohol etílico, tienen 
valores de calor específi co muchos menores. Por ejemplo, el calor espe-
cífi co del alcohol etílico, es de 0.59 cal/g/1°C (2.46 J/g/1°C).
En razón a que se requiere el ingreso de más calor para elevar la
temperatura del agua (y que también se pierde más calor cuando
la temperatura baja), el océano y otros grandes cuerpos de agua tienen 
temperaturas relativamente constantes. De este modo, muchos de los 
organismos que viven en el océano mantienen una temperatura ambien-
tal relativamente constante. Las propiedades del agua son cruciales para 
estabilizar la temperatura en la superfi cie de la Tierra. Aunque el agua 
superfi cial es sólo una película delgada en relación con el volumen de 
la Tierra, la cantidad es enorme en comparación con la masa de tierra 
expuesta. Esta masa relativamente grande de agua es resistente tanto al 
efecto de calentamiento provocado por el calor como al efecto de enfria-
miento debido a las bajas temperaturas.
Los enlaces de hidrógeno hacen que el hielo tenga propiedades 
únicas con importantes consecuencias ambientales. El agua líquida 
se expande cuando se congela debido a que los enlaces de hidrógeno 
que unen las moléculas de agua en la red cristalina mantienen a las 
moléculas lo sufi cientemente separadas para dar al hielo una densidad 
aproximada de un 10% menor que la densidad del agua líquida (vea la 
fi gura 2-16c). Cuando el hielo se ha calentado lo sufi ciente para elevar 
su temperatura por arriba de los 0°C (32 °F), los enlaces de hidrógeno 
se rompen, permitiendo que las moléculas se encuentren más juntas. 
La densidad del agua es mayor a 4°C. Arriba de esta temperatura el 
agua comienza a expandirse de nuevo conforme la velocidad de sus 
moléculas aumenta. Como resultado, el hielo fl ota sobre el agua fría 
que es más densa.
Esta propiedad inusual del agua ha sido importante para la evolu-
ción de la vida. Si el hielo tuviera una densidad mayor que el agua líquida, 
el hielo se hundiría; al fi nal, todos los estanques, lagos, e incluso el mar 
se congelarían desde el fondo hasta la superfi cie, haciendo imposible la 
vida. Cuando una masa de agua profunda se enfría, se cubre de hielo que 
fl ota en su superfi cie. El hielo aísla el agua líquida que está por debajo de 
la misma, lo que retarda su congelación y permite que los organismos 
sobrevivan debajo de la superfi cie congelada.
El alto contenido de agua de los organismos les ayuda a mantener 
la temperatura interna relativamente constante. Esta disminución de 
las fl uctuaciones de temperatura es importante porque las reacciones 
biológicas sólo pueden tener lugar dentro de un rango de temperatura 
relativamente estrecho.
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	Parte 1 La organización de la vida
	2 Átomos y moléculas: la base química de la vida
	2.5 Agua
	Repaso
	2.6 Ácidos, bases y sales