Tema 3 AGUA Y SOLUCIONES

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Elementos de Física y Química
Tema 3
AGUA
Balance del Agua en el 
cuerpo humano
Estructura del agua 
 La molécula de agua está formada por dos átomos de H unidos a 
un átomo de O por medio de dos enlaces covalentes.
 Disposición tetraédrica, ángulo entre los enlaces H-O-H 
aproximadamente de 104'5:, 
 el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y atrae con 
más fuerza a los electrones de cada enlace.
 El resultado es que la molécula de agua aunque tiene una carga 
total neutra (igual número de protones que de electrones ), 
presenta una distribución asimétrica de sus electrones, lo que la 
convierte en una molécula polar.
Por eso en la práctica la molécula de agua se comporta como un dipolo
Fig.4
Fig.5
Así se establecen interacciones dipolo-dipolo entre las propias 
moléculas de agua, formándose enlaces o puentes de hidrógeno
Formando una estructura reticular
Propiedades del agua:
1. Acción disolvente
El agua es el líquido que más sustancias disuelve, por eso decimos que es el disolvente 
universal. 
Con sustancias que pueden presentar grupos polares o con carga iónica ( alcoholes, 
azúcares con grupos R-OH , aminoácidos y proteínas con grupos que presentan 
cargas + y - , da lugar a disoluciones moleculares Fig.7. 
También las moléculas de agua pueden disolver a sustancias salinas que se disocian 
formando disoluciones iónicas.(Fig.6)
La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones : 
1.Medio donde ocurren las reacciones del metabolismo 
2.Sistemas de transporte
2. Elevada fuerza de cohesión
Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de agua fuertemente unidas, 
formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incomprensible. 
3. Elevada fuerza de adhesión
Fig.8
Esta fuerza está también en relación con los
puentes de hidrógeno que se establecen entre 
las moléculas de agua y otras moléculas polares 
y es responsable, junto con la cohesión del 
llamado fenómeno de la capilaridad. 
4. Tensión superficial
.  El agua tiene una gran atracción entre las moléculas de su 
superficie, creando tensión superficial. La superficie del líquido 
se comporta como una película capaz de alargarse y al mismo 
tiempo ofrecer cierta resistencia al intentar romperla.
 Las gotas de agua son estables también debido a su alta 
tensión superficial.
aAgia
MMercurioaAgia
• 5. Gran calor específico
• El agua puede absorber grandes cantidades de "calor" 
que utiliza para romper los puentes de Hidrógeno, por 
lo que la temperatura se eleva muy lentamente. Esto 
permite que el citoplasma acuoso sirva de protección 
ante los cambios de temperatura. Así se mantiene la 
temperatura constante
• 6. Elevado calor de vaporización
• Para evaporar el agua , primero hay que 
romper los puentes y posteriormente dotar a 
las moléculas de agua de la suficiente energía 
cinética para pasar de la fase líquida a la 
gaseosa. 
Funciones del agua 
 Soporte o medio donde ocurren las reacciones metabólicas 
 Amortiguador térmico 
 Transporte de sustancias 
 Lubricante, amortiguadora del roce entre órganos 
 Favorece la circulación y turgencia
 Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos 
 Puede intervenir como reactivo en reacciones del 
metabolismo, aportando hidrogeniones o hidroxilos al medio. 
Electrolito 
Molécula que se separa en un catión y un anión cuando es disuelto en 
un solvente, generalmente agua. Por ejemplo la sal, NaCl, se escinde en 
agua en: Na+ y Cl-
El plasma sanguíneo contiene:
140 mEq/l de cationes Na+ 27 mEq/l de aniones HCO3 -
5 mEq/l de catión K+ 113 mEq/l de aniones Cl-
5 mEq/l de catión Ca+ 2 mEq/l de aniones H2PO4 -
3 mEq/l de catión Mg+ 1 mEq/l de aniones SO4 2-
16 mEq/l de aniones de proteínas
2
-
Los electrolitos pueden ser débiles o fuertes, según estén parcial 
o totalmente ionizados o disociados en medio acuoso. 
Un electrolito fuerte es toda sustancia que al disolverse en agua, provoca
exclusivamente la formación de iones con una reacción de disolución prácticamente
irreversible. por ejemplo:
NO3K NO3- + K +
NaOH Na+ + OH-
SO4H2 SO42- + 2 H+
Un electrolito débil es una sustancia que al disolverse en agua, produce iones
parcial, con reacciones de tipo reversible. Por ejemplo:
NH3 + H2O NH4+ + OH-
Ac. acético Acetato + H+
Ionización del agua 
El agua pura tiene la capacidad de disociarse en iones, por lo que se puede 
considerar una mezcla de : 
•agua molecular (H2O ) 
•protones hidratados (H3O+ ) e 
•iones hidroxilo (OH-)
En realidad esta disociación es muy débil en el agua pura, y así el producto 
iónico del agua
Como en el agua pura la concentración de hidrogeniones y de hidroxilos es la 
misma, significa que la concentración de hidrogeniones es de 1 x 10 -7. Para 
simplificar los cálculos Sorensen ideó expresar dichas concentraciones utilizando 
logaritmos, y así definió el pH como el logaritmo cambiado de signo de la 
concentración de hidrogeniones. Según ésto: 
•disolución neutra pH = 7
•disolución ácida pH < 7
•disolución básica pH > 7
Ácidos y bases 
Cuando en una solución la concentración de iones hidrógeno (H+)es mayor que la 
de iones hidróxilo (OH–), se dice que es ácida. En cambio, se llama básica o 
alcalina a la solución cuya concentración de iones hidrógeno es menor que la de 
iones hidróxilo.
Una solución es neutra cuando su concentración de iones hidrógeno es igual a la 
de iones hidróxilo. El agua pura es neutra porque en ella [H+] = [OH–]. 
Reacción de una gota de fenolftaleína al unirse con ácidos o con bases.
Sales
Se les denomina como sales a aquellos compuestos químicos derivados de 
la unión de cationes y aniones por medio de enlaces iónicos, se trata de la 
reacción resultante entre un ácido y una base, en donde el ácido 
proporciona a la reacción el anión mientras que la base aporta el catión a 
dicha reacción. 
Los organismos vivos no soportan variaciones del pH mayores de unas décimas de 
unidad y por eso han desarrollado a lo largo de la evolución sistemas de tampón o buffer, 
que mantienen el pH constante mediante mecanismos homeostáticos. Los sistemas 
tampón consisten en un par ácido-base conjugada que actúan como dador y aceptor de 
protones respectivamente. 
El tampón bicarbonato es común en los líquidos intercelulares, mantiene el pH en valores 
próximos a 7,4, gracias al equilibrio entre el ión bicarbonato y el ácido carbónico, que a 
su vez se disocia en dióxido de carbono y agua: 
Si aumenta la concentración de protones en el medio por cualquier proceso químico, el 
equilibrio se desplaza a la derecha y se elimina al exterior el exceso de CO2 producido. Si 
por el contrario disminuye la concentración de protones del medio, el equilibrio se desplaza 
a la izquierda, para lo cual se toma CO2 del medio exterior, y se elimina por orina.
Soluciones buffers o reguladoras 
2
Ósmosis 
1. Ósmosis y presión osmótica Si tenemos dos disoluciones 
acuosas de distinta concentración separadas por una
membrana semipermeable (deja pasar el disolvente pero 
no el soluto ), se pruduce el fenómeno de la ósmosis que 
sería un tipo de difusión pasiva caracterizada por el paso del 
agua ( disolvente ) a través de la membrana semipermeable 
desde la solución más diluida ( hipotónica ) a la más 
concentrada (hipertónica ), continuará hasta que las dos 
soluciones tengan la misma concentración ( isotónicas o 
isoosmóticas ). 
http://www.google.com.ar/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiDlI2gjfvPAhVJLSYKHRKWBmEQjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fziickpaininfiniteoo.blogspot.com%2F2011%2F11%2Fosmosis.html&bvm=bv.136811127,d.eWE&psig=AFQjCNFSFoA6GAuhReJ23bdeg-B960L3Ag&ust=1477661772854548
http://www.google.com.ar/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiDlI2gjfvPAhVJLSYKHRKWBmEQjRwIBw&url=http%3A%2F%2Fziickpaininfiniteoo.blogspot.com%2F2011%2F11%2Fosmosis.html&bvm=bv.136811127,d.eWE&psig=AFQjCNFSFoA6GAuhReJ23bdeg-B960L3Ag&ust=1477661772854548Y se entiende por presión osmótica la presión que sería necesaria para 
detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable. 
La membrana plasmática de la célula puede considerarse como 
semipermeable, y por ello las células deben permanecer en equilibrio osmótico
con los líquidos que las bañan. 
• Cuando las concentraciones de los fluidos extracelulares e 
intracelulares son iguales , ambas disoluciones son isotónicas. 
• Si los líquidos extracelulares aumentan su concentración de solutos 
serán hipertónicos respecto a la célula, y ésta pierde agua, se 
deshidrata y mueren (crenación o plamólisis). 
• Y si por el contrario los medios extracelulares se diluyen, se tornan 
hipotónicos respecto a la célula, el agua tiende a entrar y las células 
se hinchan, se vuelven turgentes, llegando incluso a estallar. 
In vivo
2. La difusión y la diálisis Los líquidos presentes en los organismos son 
dispersiones de diversas sustancias en el seno del agua. Según el tamaño de las 
partículas se formarán dispersiones moleculares o disoluciones verdaderas
como ocurre con las que se forman con las sales minerales o por sustancias 
orgánicas de moléculas pequeñas, como los azúcares o aminoácidos. 
Las partículas dispersas pueden provocar además
del movimiento de ósmosis , estos otros dos:
La diálisis. En este caso pueden atravesar la
membrana además del disolvente, moléculas de
bajo peso molecular y éstas pasan atravesando la
membrana desde la solución más concentrada a la
más diluida. Es el fundamento de la hemodiálisis
que intenta sustituir la filtración renal deteriorada.
La difusión sería el fenómeno por el cual las
moléculas disueltas tienden a distribuirse
uniformemente en el seno del agua. Puede ocurrir
también a través de una membrana si es lo
suficientemente permeable.
. 
Así se realizan los intercambios de gases y de 
algunos nutrientes entre la célula y el medio en 
el que vive. 
SOLUCIÓN
• Se llama solución a la mezcla homogénea 
entre 2 o más componentes
• Al componente mayoritario o al que 
funciona como medio de dispersión se lo 
llama solvente
• Al componente minoritario o al que es 
dispersado se lo llama soluto.
SOLUCIÓN
• Diluida
• Concentrada
• Saturada
• Sobresaturada
• La concentración es una proporción entre el soluto y el 
solvente.
• Esta concentración puede ser expresada de distintas 
maneras:
– % m/v: gramos de soluto/100 ml de solución
– % m/m: gramos de soluto/100 g de solución
– % v/v: ml de soluto/100 ml de solución
– Molaridad (M): moles de soluto/1000 ml de solución
– Normalidad (N): equivalentes/1000 ml de solución
– Molalidad (m): moles de soluto/1000 g de solvente
– Osmolaridad: osmoles/litro de solución
Concentración
OSMOLARIDAD
• La osmolaridad es la concentración molecular de todas 
las partículas osmóticamente activas contenidas en una 
solución.
• La osmolaridad normal de los fluidos corporales es de 
281 miliosmoles (0,281 osmoles) por litro de solución, 
similar a una solución al 0,9% de NaCl.
• Una solución o disolución de NaCl 0,1 M daría 0,1 moles 
de Na+ y 0,1 moles de Cl– por litro, siendo su 
osmolaridad 0,2. Si esa disolución se inyecta a un 
paciente sus células absorberían agua hasta que se 
alcanzase el equilibrio, provocando una variación en la 
presión sanguínea.
http://www.portalesmedicos.com/diccionario_medico/index.php/Concentraci%C3%B3n
http://www.portalesmedicos.com/diccionario_medico/index.php/Molecular
http://www.portalesmedicos.com/diccionario_medico/index.php/Soluci%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Fluido
http://es.wikipedia.org/wiki/NaCl
http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_sangu%C3%ADnea