Tema 2 agua[1]

EL AGUA

El agua es el componente principal, si bien su cantidad varía mucho en los diferentes tejidos. Su naturaleza polar y capacidad para formar enlaces de hidrógeno hacen al agua perfectamente adecuada para funcionar como el solvente del organismo.

EL AGUA

El agua es el principal componente del cuerpo humano, que posee un 75% de agua al nacer y cerca del 60% en la edad adulta. Aproximadamente el 60% de dicha agua se encuentra en el interior de las células y el resto circula en la sangre y baña los tejidos.

EL AGUA

EL AGUA

Es imprescindible para la existencia del ser humano, que no puede estar sin beber agua más de cinco o seis días sin poner en riesgo su vida.

EL AGUA

El cuerpo pierde agua por medio de los excrementos, la transpiración y la exhalación del vapor de agua en nuestro aliento, en función del grado de actividad, temperatura, humedad u otros factores.

EL AGUA

Químicamente está formada por dos moléculas de hidrógeno y una de oxígeno.

H 2 O

EL AGUA

En el cuerpo humano se encuentra distribuido en el líquido intracelular y en el líquidos extracelular (líquido plasmático, cefalorraquídeo, ocular, etc.). Consumimos agua mediante los alimentos y la eliminamos por la sudoración, respiración, orina, lagrimas.

EL AGUA

Las funciones del agua:

› disolvente universal, y

› vehículo necesario para la circulación de nutrientes.

EL AGUA

Las propiedades físicas y químicas del agua son: es el hidruro de oxígeno, se une por enlace covalente por puentes de hidrógeno, es un excelente termorregulador, es transparente, insípida, incoloro, punto de ebullición 100ºC, densidad 1g/dl.

EL AGUA COMO SOLVENTE

El agua es descrita muchas veces como el solvente universal, porque disuelve muchos de los compuestos conocidos. Sin embargo no llega a disolver todos los compuestos.


En términos químicos, el agua es un solvente eficaz porque permite disolver iones y moléculas polares. La inmensa mayoría de las sustancias pueden ser disueltas en agua.


Cuando el agua es empleada como solvente se obtiene una disolución acuosa; por lo tanto, a la sustancia disuelta se la denomina soluto y al medio que la dispersa se lo llama disolvente. En el proceso de disolución, las moléculas del agua se agrupan alrededor de los iones o moléculas de la sustancia para mantenerlas alejadas o dispersadas.


Cuando un compuesto iónico se disuelve en agua, los extremos positivos (hidrógeno) de la molécula del agua son atraídos por los aniones que contienen iones con carga negativa, mientras que los extremos negativos (oxígeno) de la molécula son atraídos por los cationes que contienen iones con carga positiva.


Un ejemplo de disolución de un compuesto iónico en agua es el cloruro de sodio (sal de mesa), y un ejemplo de disolución de un compuesto molecular en agua es el azúcar.

EL AGUA COMO SOLVENTE Las propiedades del agua son esenciales para todos los

seres vivientes, su capacidad como solvente le convierte en un componente necesario de los fluidos vitales como el citoplasma de la sangre, la savia de las plantas, entre otros. De hecho, el citoplasma está compuesto en un 90% de agua, las células vivas tienen un 60 a 90% de agua, y las células inactivas de un 10% a un 20%.

EL AGUA COMO SOLVENTE La solvatación o la suspensión se emplean a diario

para el lavado tales como vestimenta, pisos, alimentos, mascotas, automóviles y el cuerpo humano. Los residuos humanos también son conducidos por el agua a las instalaciones de tratamiento de aguas residuales. El uso del agua como solvente de limpieza consume una gran cantidad de agua en los países industrializados.

EL AGUA COMO SOLVENTE El agua facilita el procesamiento biológico y

químico de las aguas residuales. El ambiente acuoso ayuda a descomponer los contaminantes, debido a su capacidad de volverse una solución homogénea, que puede ser tratada de manera flexible. Los microorganismos que viven en el agua pueden acceder a los residuos disueltos y pueden alimentarse de ellos, descomponiéndoles en sustancias menos contaminantes.

EL AGUA COMO SOLVENTE Para ello los tratamientos aeróbicos se utilizan

de forma generalizada añadiendo oxígeno o aire a la solución, incrementando la velocidad de descomposición y reduciendo la reactividad de las sustancias nocivas que lo componen. Otros ejemplos de sistemas biológicos para el tratamiento de las aguas residuales son los cañaverales y los biodigestores anaeróbicos.

EL AGUA COMO SOLVENTE Por lo general en los tratamientos químicos y

biológicos de los desperdicios, quedan residuos sólidos del proceso de tratamiento. Dependiendo de su composición, el residuo restante puede ser secado y utilizado como fertilizante si sus propiedades son beneficiosas, o puede ser desechado en un vertedero o incinerado.

EL AGUA COMO ELECTROLITO

Un electrolito o electrólito es cualquier sustancia que contiene iones libres, los que se comportan como un medio conductor eléctrico. Debido a que generalmente consisten de iones en solución, los electrólitos también son conocidos como soluciones iónicas.

EL AGUA COMO ELECTROLITOEl agua es un electrolito débil: Ello se debe a la naturaleza de su

estructura molecular. Libera el mismo catión que los ácidos (H+; ion hidrógeno o protón, o ion hidronio) y el mismo anión que las bases (OH-; ion hidroxilo).

EL AGUA COMO ELECTROLITOEl agua es un electrolito débil:

Por tanto, el agua es un anfolito o sustancia anfótera, es decir, puede actuar como ácido o como base.

EL AGUA COMO ELECTROLITO Las funciones bioquímicas y fisiológicas que el agua

desempeña en el organismo se basan en las propiedades físico-químicas anteriores.

Entre ellas destacan:› El agua actúa como componente estructural de

macromoléculas, como proteínas, polisacáridos, etc., ya que estabiliza su estructura, fundamentalmente a través de la formación de puentes de hidrógeno.


El agua, como disolvente universal de sustancias, tanto iónicas como anfipáticas y polares no iónicas, permite que en su seno se produzcan casi todas las reacciones bioquímicas, y es además un excelente medio de transporte en el organismo.


El agua es el sustrato o el producto de diversas reacciones enzimáticas. Puede actuar como co-sustrato en reacciones catalizadas por hidrolasas e hidratasas, o puede ser el producto de reacciones catalizadas por oxidasas.

Asimismo, participa como reactante o como producto en infinidad de vías metabólicas.


El carácter termorregulador del agua permite conseguir un equilibrio de temperatura en todo el cuerpo, la disipación de cantidades elevadas de calor metabólico, etc.

EL AGUA IMPORTANCIA BIOMÉDICA

El agua constituye el principal producto final del metabolismo oxidativo de los alimentos.


La homeostasia, el mantenimiento de la composición del ambiente interno que es esencial para la salud, incluye considerar la distribución del agua en el cuerpo así como el mantenimiento de un pH y concentraciones de electrolitos adecuados.


Dos tercios del agua corporal total corresponden al líquido intracelular. Del restante líquido extracelular, el plasma constituye aproximadamente 25%.


La regulación del equilibrio hídrico depende de mecanismos hipotalámicos para controlar la sed, hormona antidiurética, retención o excreción de agua por los riñones y pérdidas por evaporación debidas a la respiración y transpiración.


Los estados de depleción hídrica y exceso de agua corporal, que son frecuentes, a menudo se acompañan de depleción o exceso de sodio.


La depleción hídrica puede deberse a una menor ingestión (p. ej. Coma) o al incremento de la pérdida (sudoración intensa, pérdida renal en la diabetes mellitas, diarrea del lactante, cólera).


Las causas de exceso de agua corporal incluyen aumento de la ingestión (administración excesiva de líquidos por vía intravenosa) y disminución de la excreción (insuficiencia renal intensa).


Tanto mecanismos osmóticos como no osmóticos resguardan el agua y la homeostasia osmótica del líquido extracelular. Dos respuestas diferentes, la conservación del agua mediante la antidiuresis y la obtención a través de la ingestión, sirven para conservar la homeostasia.


Un incremento tan pequeño como el de 2% en la osmolaridad del líquido extracelular puede desencadenar la sed y la liberación de hormona antidiurética hipofisiaria (ADH).


El trastorno genético de la diabetes insípida neurógena, caracterizada por sed extrema, abundante ingestión de agua e incapacidad para concentrar la orina o responder a cambios sutiles en la osmolaridad del líquido extracelular deriva a la incapacidad de los osmorreceptores tubulares de ADH en el riñón para responder a esta hormona.

PH El pH es el logaritmo negativo de la

concentración del ion hidrógeno. pH = -log (H) El término pH fue introducido en 1909

por Sorensen, quien lo definió como el logaritmo negativo de la concentración del ion hidrógeno. Esta definición es adecuada para casi todos pospropósitos bioquímicos.

PHPara calcular el pH de una solución: se calcula la concentración del ión

hidrógeno. se calcula el logaritmo de base 10 de

(H) el pH es el valor negativo del que se

obtenga en la operación número dos. Por ejemplo para el agua pura a 25ºC pH = -log (H) = - log 10 -7= - (-7)=

7.0

PH

Los valores bajos del pH corresponden a las concentraciones mayores de H+ y los valores altos del pH a las concentraciones menores de H+. Los ácidos son donadores de protones y las bases aceptores de protones.

SOLUCIONES AMORTIGUADORAS

Un tampón, buffer, solución amortiguadora o solución reguladora es la mezcla en concentraciones relativamente elevadas de un ácido débil y su base conjugada, es decir, sales hidrolíticamente activas.

SOLUCIONES AMORTIGUADORAS Tienen la propiedad de mantener estable el pH de una

disolución frente a la adición de cantidades relativamente pequeñas de ácidos o bases fuertes. Se puede entender esta propiedad como consecuencia del efecto ion común y las diferentes constantes de acidez o basicidad: una pequeña cantidad de ácido o base desplaza levemente el equilibrio ácido-base débil, lo cual tiene una consecuencia menor sobre el pH.


Cada sistema buffer tiene su propio rango efectivo de pH, el cual dependerá de la constante de equilibrio del ácido o base empleado. Son importantes en el laboratorio y en la industria, y también en la química de la vida.


Tampones típicos son el par amoníaco-catión amonio, ácido acético-anión acetato, anión carbonato-anión bicarbonato, ácido cítrico-anión citrato o alguno de los pares en la disociación del ácido fosfórico.

PHIMPORTANCIA BIOMÉDICA

La concentración del pH del líquido extracelular, entre 7.35 y 7.45, en lo cual el sistema amortiguador del bicarbonato tiene participación crucial, es fundamental para la salud.

PHIMPORTANCIA BIOMÉDICA

Los trastornos del equilibrio ácido-base se diagnostican en el laboratorio clínico al medir el pH de la sangre arterial y el contenido de CO2 de la sangre venosa. Las causas de acidosis incluyen cetoacidosis diabética y acidosis láctica. Las causas de alcalosis incluyen el vómito del contenido ácido del estómago o terapéutica con ciertos diuréticos.

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Health & Medicine

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