Tema 2. Disoluciones. Equilibrio ácido-base
¿CUÁL ES LA IMPORTANCIA DEL AGUA A NIVEL BIOLÓGICO?
La mayoría de las estructuras de los seres vivos son medios acuosos, que:
➢ Facilita el desplazamiento de moléculas y el transporte de sustancias en los fluidos corporales.
➢ Permite la disolución o dispersión de las sustancias
➢ El agua favorece las reacciones metabólicas, y participa como reactivo en muchas reacciones
(hidrólisis).
Las células vivas son capaces de mantener constantes las propiedades y la composición química de estos
líquidos celulares mediante distintos mecanismos fisiológicos.
¿QUÉ FUNCIONES TIENE EL AGUA EN EL ORGANISMO?
➢ Es disolvente universal. Debido a su polaridad y su habilidad para formar puentes de hidrógeno, el
agua es un excelente solvente, lo que significa que puede disolver muchos tipos de moléculas
diferentes. De manera general, el agua es buena para disolver iones y moléculas polares, pero mala
para disolver moléculas apolares (grasas, aceites). Estas moléculas no tienen regiones de cargas
parciales positivas o negativas por lo que no son atraídas electrostáticamente por las moléculas de
agua. Por eso, en lugar de disolverse, se mantienen separadas y forman gotas cuando entran en
contacto con el agua.
➢ Vehículo para la circulación de nutrientes
➢ Es fácilmente ionizable e interviene en mayor o menor medida manteniendo ciertos límites de
alcalinidad o acidez
➢ Líquida a temperatura ambiente.
➢ Muy buen disolvente polar.
➢ Es anfótera, es decir, puede reaccionar como un ácido o como una base.
➢ Tiene una elevada conductividad térmica.
¿QUÉ PROPIEDADES FÍSICAS TIENE EL AGUA?
➢ ESTRUCTURA
El agua está formada por dos átomos de H que se unen por medio de
enlaces covalentes a un átomo de O, su fórmula es H2O y su peso
molecular 18gr/mol. El agua se comporta como un dipolo eléctrico por
su estructura angular, donde los átomos de H y O se acomodan en una
geometría no lineal donde el enlace forma un ángulo de 104,5°. La
polaridad de dicha molécula es debido a que el O es más
electronegativo que el H, por lo que atrae más los electrones del
enlace hacia sí que el H. Debido a esto, sobre el O aparece una
densidad de carga negativa mientras que en el H aparece una densidad de carga positiva.
➢ PUENTES DE HIDRÓGENO
El agua es un dipolo, es decir, es una molécula con distinta densidad
electrónica dentro de la misma. Esta propiedad le da la capacidad de
poder formar puentes de hidrogeno, responsables de las fuerzas de
cohesión. La vida no podría darse en un entorno acuático sin la
presencia de los puentes de hidrógeno. Los puentes de hidrógeno
están continuamente rompiéndose y formándose otros nuevos.
Gracias a su debilidad, el agua se adapta a los cambios.
, ¿CUÁL ES LA IMPORTANCIA DE LAS PROPIEDADES DEL AGUA PARA LA VIDA?
➢ Elevado punto de fusión y de ebullición: La evaporación del agua requiere una cantidad de energía
excepcional. Por consiguiente, tanto el calor de evaporación como el punto de ebullición del agua son
excepcionalmente elevados.
➢ Tensión superficial elevada: Al ser este valor elevado, se forma una película sobre su superficie que
impide el hundimiento de objetos e incluso seres vivos que caminan sobre el agua. Además, se necesita
ejercer una fuerza grande para conseguirlo, es decir, el agua tiene una cohesión interna alta, y esto
favorece al ascenso del agua a través de tubos de pequeño diámetro -capilaridad-.
➢ Mayor densidad en estado líquido que sólido: Cuando el agua se congela a hielo, los enlaces de
hidrógeno entre las moléculas de agua pasan a ser más regulares y mejor definidos, creando una red
molecular tetraédrica rígida, que se deshace parcialmente cuando el hielo se funde.
La estructura relativamente abierta de la red del hielo explica por qué el agua en estado líquido tiene
mayor densidad que en estado sólido, ya que cuando la red se rompe, las moléculas pueden acercarse
más. Su densidad máxima es a los 4ºC
➢ Constante dieléctrica elevada: el agua hace que los compuestos iónicos se disocien en sus cationes y
aniones, los cuales son atraídos con fuerza por los dipolos del agua y se impide su unión. Asimismo,
debido a su polaridad, el agua es un disolvente universal (SEMEJANTE DISUELVE A SEMEJANTE)
➢ Viscosidad: El agua tiene una viscosidad baja, es decir, fluye bien y esto le permite moverse fácilmente,
lo cual es ventajoso para la vida.
➢ Elevado calor específico: hace falta mucha energía para elevar su temperatura. esto convierte al agua
en un buen aislante térmico.
➢ Elevado calor de vaporización: debido a que para pasar al estado sólido parte de la energía
suministrada se emplea en romper los enlaces de puentes de hidrógeno.
¿QUÉ INTERACIONES EXISTEN EN MEDIO ACUOSO?
La electronegatividad es la capacidad de un átomo para atraer a los electrones, cuando forma un enlace
químico en una molécula. Cuanto mayor sea el número de electrones, más fácil será completar su última
capa; por lo tanto, los átomos que tengan más electrones en su última capa son más electronegativos. El
oxígeno y nitrógeno son más electronegativos que el carbono y el hidrógeno, que poseen una
electronegatividad semejante. Gracias a la polaridad del agua, esta puede formar muchas interacciones:
➢ COVALENTES: Cuando los átomos que reaccionan poseen una elevada electronegatividad, el enlace se
forma porque ambos elementos comparten sus electrones de valencia hasta completar su última capa.
Este tipo de enlace se suele dar entre dos no metales (elementos con electronegatividad más alta).
➢ NO COVALENTES: interacciones que dependen de las fuerzas que las cargas eléctricas ejercen entre
ellas. Las moléculas y los iones pueden interactuar de forma no covalente de varios modos:
• Fuertes
- Iónico: electronegativo + no electronegativo. Entre metal y no metal (positivo y negativo).
Esto se da cuando en el enlace, uno de los átomos capta electrones del otro.
- Ion-dipolo: electronegativo + dipolo. Los iones positivos son atraídos hacia el extremo
negativo del dipolo, mientras que los iones negativos son atraídos hacia el extremo
positivo.
• Débiles
- Puentes de hidrógeno: atracción débil entre un átomo de H + átomo muy electronegativo
(F, O, N → varían sus propiedades fisicoquímicas). Los átomos que participan en el puente
de hidrógeno casi siempre están en línea recta. El monóxido no puede establecer puentes
de hidrógeno. Es la fuerza débil más fuerte
- F. Keesom: resultan de la interacción entre dos dipolos permanentes. Están relacionadas
¿CUÁL ES LA IMPORTANCIA DEL AGUA A NIVEL BIOLÓGICO?
La mayoría de las estructuras de los seres vivos son medios acuosos, que:
➢ Facilita el desplazamiento de moléculas y el transporte de sustancias en los fluidos corporales.
➢ Permite la disolución o dispersión de las sustancias
➢ El agua favorece las reacciones metabólicas, y participa como reactivo en muchas reacciones
(hidrólisis).
Las células vivas son capaces de mantener constantes las propiedades y la composición química de estos
líquidos celulares mediante distintos mecanismos fisiológicos.
¿QUÉ FUNCIONES TIENE EL AGUA EN EL ORGANISMO?
➢ Es disolvente universal. Debido a su polaridad y su habilidad para formar puentes de hidrógeno, el
agua es un excelente solvente, lo que significa que puede disolver muchos tipos de moléculas
diferentes. De manera general, el agua es buena para disolver iones y moléculas polares, pero mala
para disolver moléculas apolares (grasas, aceites). Estas moléculas no tienen regiones de cargas
parciales positivas o negativas por lo que no son atraídas electrostáticamente por las moléculas de
agua. Por eso, en lugar de disolverse, se mantienen separadas y forman gotas cuando entran en
contacto con el agua.
➢ Vehículo para la circulación de nutrientes
➢ Es fácilmente ionizable e interviene en mayor o menor medida manteniendo ciertos límites de
alcalinidad o acidez
➢ Líquida a temperatura ambiente.
➢ Muy buen disolvente polar.
➢ Es anfótera, es decir, puede reaccionar como un ácido o como una base.
➢ Tiene una elevada conductividad térmica.
¿QUÉ PROPIEDADES FÍSICAS TIENE EL AGUA?
➢ ESTRUCTURA
El agua está formada por dos átomos de H que se unen por medio de
enlaces covalentes a un átomo de O, su fórmula es H2O y su peso
molecular 18gr/mol. El agua se comporta como un dipolo eléctrico por
su estructura angular, donde los átomos de H y O se acomodan en una
geometría no lineal donde el enlace forma un ángulo de 104,5°. La
polaridad de dicha molécula es debido a que el O es más
electronegativo que el H, por lo que atrae más los electrones del
enlace hacia sí que el H. Debido a esto, sobre el O aparece una
densidad de carga negativa mientras que en el H aparece una densidad de carga positiva.
➢ PUENTES DE HIDRÓGENO
El agua es un dipolo, es decir, es una molécula con distinta densidad
electrónica dentro de la misma. Esta propiedad le da la capacidad de
poder formar puentes de hidrogeno, responsables de las fuerzas de
cohesión. La vida no podría darse en un entorno acuático sin la
presencia de los puentes de hidrógeno. Los puentes de hidrógeno
están continuamente rompiéndose y formándose otros nuevos.
Gracias a su debilidad, el agua se adapta a los cambios.
, ¿CUÁL ES LA IMPORTANCIA DE LAS PROPIEDADES DEL AGUA PARA LA VIDA?
➢ Elevado punto de fusión y de ebullición: La evaporación del agua requiere una cantidad de energía
excepcional. Por consiguiente, tanto el calor de evaporación como el punto de ebullición del agua son
excepcionalmente elevados.
➢ Tensión superficial elevada: Al ser este valor elevado, se forma una película sobre su superficie que
impide el hundimiento de objetos e incluso seres vivos que caminan sobre el agua. Además, se necesita
ejercer una fuerza grande para conseguirlo, es decir, el agua tiene una cohesión interna alta, y esto
favorece al ascenso del agua a través de tubos de pequeño diámetro -capilaridad-.
➢ Mayor densidad en estado líquido que sólido: Cuando el agua se congela a hielo, los enlaces de
hidrógeno entre las moléculas de agua pasan a ser más regulares y mejor definidos, creando una red
molecular tetraédrica rígida, que se deshace parcialmente cuando el hielo se funde.
La estructura relativamente abierta de la red del hielo explica por qué el agua en estado líquido tiene
mayor densidad que en estado sólido, ya que cuando la red se rompe, las moléculas pueden acercarse
más. Su densidad máxima es a los 4ºC
➢ Constante dieléctrica elevada: el agua hace que los compuestos iónicos se disocien en sus cationes y
aniones, los cuales son atraídos con fuerza por los dipolos del agua y se impide su unión. Asimismo,
debido a su polaridad, el agua es un disolvente universal (SEMEJANTE DISUELVE A SEMEJANTE)
➢ Viscosidad: El agua tiene una viscosidad baja, es decir, fluye bien y esto le permite moverse fácilmente,
lo cual es ventajoso para la vida.
➢ Elevado calor específico: hace falta mucha energía para elevar su temperatura. esto convierte al agua
en un buen aislante térmico.
➢ Elevado calor de vaporización: debido a que para pasar al estado sólido parte de la energía
suministrada se emplea en romper los enlaces de puentes de hidrógeno.
¿QUÉ INTERACIONES EXISTEN EN MEDIO ACUOSO?
La electronegatividad es la capacidad de un átomo para atraer a los electrones, cuando forma un enlace
químico en una molécula. Cuanto mayor sea el número de electrones, más fácil será completar su última
capa; por lo tanto, los átomos que tengan más electrones en su última capa son más electronegativos. El
oxígeno y nitrógeno son más electronegativos que el carbono y el hidrógeno, que poseen una
electronegatividad semejante. Gracias a la polaridad del agua, esta puede formar muchas interacciones:
➢ COVALENTES: Cuando los átomos que reaccionan poseen una elevada electronegatividad, el enlace se
forma porque ambos elementos comparten sus electrones de valencia hasta completar su última capa.
Este tipo de enlace se suele dar entre dos no metales (elementos con electronegatividad más alta).
➢ NO COVALENTES: interacciones que dependen de las fuerzas que las cargas eléctricas ejercen entre
ellas. Las moléculas y los iones pueden interactuar de forma no covalente de varios modos:
• Fuertes
- Iónico: electronegativo + no electronegativo. Entre metal y no metal (positivo y negativo).
Esto se da cuando en el enlace, uno de los átomos capta electrones del otro.
- Ion-dipolo: electronegativo + dipolo. Los iones positivos son atraídos hacia el extremo
negativo del dipolo, mientras que los iones negativos son atraídos hacia el extremo
positivo.
• Débiles
- Puentes de hidrógeno: atracción débil entre un átomo de H + átomo muy electronegativo
(F, O, N → varían sus propiedades fisicoquímicas). Los átomos que participan en el puente
de hidrógeno casi siempre están en línea recta. El monóxido no puede establecer puentes
de hidrógeno. Es la fuerza débil más fuerte
- F. Keesom: resultan de la interacción entre dos dipolos permanentes. Están relacionadas
