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El agua
Lic.TM Arturo Gonzales
Enlaces de hidrogeno
• Interacción entre un átomo de hidrógeno
enlazado covalentemente en un grupo
donador: O-H , N-H y un par de e- libres de un
grupo aceptor: O=C- o N=.
• La capacidad de un átomo para actuar como
donador de enlace de hidrógeno depende en
gran medida de su electronegatividad.
Enlace puente de hidrogeno
Enlace puente de hidrogeno
• Los enlaces de hidrógeno son las interacciones
no covalentes más fuertes y más específicas.
• La dirección del enlace de H y la longitud de
enlace organizan la estructura bioquímica.
Longitud de enlace (nm) Comentario
0.28 +/- 0.01 Enlace de H formado en el agua.
0.29 +/- 0.01 Importante en las proteínas y
ácidos nucleicos
0.31 +/- 0.02 Importante en las proteínas y
ácidos nucleicos
Estructura del agua
• La mayoría de compuestos de bajo peso
molecular son gases a TA° y sus puntos de
ebullición son muy inferiores a los del agua.
Compuesto Peso molecular Punto de fusión(°C) Punto de ebullición(°C)
CH4 16.04 -182 -162
NH3 17.03 -78 -33
H20 18.02 0 +100
H2S 34.08 -86 -61
Estructura del agua
• Cada molécula de agua es simultáneamente
un donador y un aceptor de enlace de H, y
una muestra de agua es una red dinámica de
moléculas unidas por enlaces de H.
• En el agua, los enlaces de H pasan a ser
regulares y definidos, creando una red
molecular tetraédrica rígida en la que cada
molécula enlaza a otras mediante enlace de H.
Estructura del agua
• La estructura abierta de la red de hielo
determina la mayor densidad del estado
líquido en comparación del estado sólido.
• La alta viscosidad explica su elevada tensión
superficial.
• Presenta una elevada constante dieléctrica, en
consecuencia de su carácter dipolar. Lo cual
conduce a una disminución de la fuerza
electrostática efectiva entre 2 iones.
Propiedades físicas del agua
Propiedad Agua n-Pentano
Densidad (g/cm3) 0.997 0.626
Constante dieléctrica 78.54 1.84
Viscosidad (g/cm) 0.890 X 10-2 0.228 X 10-2
Tensión superficial 71.97 17
El agua como disolvente
Sustancias hidrófilas: polares y iónicas.
a) Disolvente universal: tendencia a formar enlaces
de H y su carácter dipolar.
b) Es un excelente disolvente para compuestos
iónicos. Forma capas de hidratación
(energéticamente favorables). Elevada constante
dielectrica.
c) La naturaleza dipolar favorece la disolución de
moléculas orgánicas no iónicas, aunque polares
como los fenoles, los esteres y las amidas.
Disolución del NaCl
El agua como disolvente
• Las moléculas hidrófobas,
no forman capas de
hidratación. En vez, forman
estructurales regulares
como “jaulas” llamadas
clatrato, alrededor de las
moléculas no polares.
• Se produce a costa de la
disminución de la entropía.
Moléculas anfipáticas
• Son esquizofrénicos moleculares: parte de la
molécula es hidrófila y parte es hidrófoba.
• Ej. Ácidos grasos y detergentes.
• Forma micelas o vesículas bicapa.
• Forman la base de la bicapa membranosa.
Ionización del gua
Ionización del agua y producto iónico
• El agua es una molécula fundamentalmente
neutra con cierta tendencia a ionizarse.
• Puede actuar como base (OH-) y como ácido
(H3O+).
• Un protón tiene mucha movilidad, salta de
una molécula de agua a otra en 10-15
segundos.
H2O H+ + OH-
Ionización del agua y producto iónico
• El equilibrio de la reacción anterior se expresa
mediante su producto iónico a 25°C.
[H+][OH-]=kw=1x10-14M2
• El producto iónico es una k, no puede variar
independientemente.
[H+]=[OH-]=1x10-7M
Ionización del agua y producto iónico
Producto iónico del agua (Kw)
• Depende de la T°.
• A la temperatura del cuerpo humano (37°C)
las [ ] de los iones H+ y OH- en una solución
neutra son ambas 1.6 x 10-7M.
El pH
pH = -log [H+]
pOH = -log [OH+]
14 = pH + pOH
Soluciones amortiguadoras
Constante de disociación
• La constante de equilibrio a menudo denominada
constante de disociación se define como:
HA A + H+
Ka = [H+][A-]/ [HA]
• Cuanto más grande sea Ka, mayor es la tendencia del
ácido a disociarse, es decir, más fuerte es el ácido.
pka = -logKa
• Los ácidos polipróticos son aquellos que por tener más
de un protón, pueden tener distintos valores de pka.
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Soluciones amortiguadoras
• Es un sistema que tiende a mantener el pH
casi constante cuando se agregan pequeñas
cantidades de ácidos (H+) o bases (OH-).
• Se prepara con un ÁCIDO DÉBIL y una SAL del
mismo ÁCIDO o empleando una BASE DÉBIL y
una SAL de la misma BASE.
Titulación de un buffer
• En el punto medio de la titulación, la mitad del
ácido inicial se ha neutralizado. Esto significa
que la mitad está aún presente en forma de
ácido y que la otra mitad está presente como
base conjugada; de ahí que [A-]/[HA] = 1.
• Entonces la ecuación de H-H se convierte en:
pH = pka + log1 = pka
Soluciones Tampón
• En la gama de pH cercana al pka, el pH cambia
solo ligeramente con cada incremento de base o
de ácido añadido. En realidad, el punto en que el
pH cambia menos con cada incremento de ácido
o de base es precisamente el pka .Este es el
principio sobre el que se basa el tamponamiento
de soluciones con el empleo de mezclas de ácidos
y bases débiles, técnica que se utiliza en
prácticamente todos los experimentos
bioquímicos.
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Agua 1 clase 1

  • 2. Enlaces de hidrogeno • Interacción entre un átomo de hidrógeno enlazado covalentemente en un grupo donador: O-H , N-H y un par de e- libres de un grupo aceptor: O=C- o N=. • La capacidad de un átomo para actuar como donador de enlace de hidrógeno depende en gran medida de su electronegatividad.
  • 3. Enlace puente de hidrogeno
  • 4. Enlace puente de hidrogeno • Los enlaces de hidrógeno son las interacciones no covalentes más fuertes y más específicas. • La dirección del enlace de H y la longitud de enlace organizan la estructura bioquímica. Longitud de enlace (nm) Comentario 0.28 +/- 0.01 Enlace de H formado en el agua. 0.29 +/- 0.01 Importante en las proteínas y ácidos nucleicos 0.31 +/- 0.02 Importante en las proteínas y ácidos nucleicos
  • 5. Estructura del agua • La mayoría de compuestos de bajo peso molecular son gases a TA° y sus puntos de ebullición son muy inferiores a los del agua. Compuesto Peso molecular Punto de fusión(°C) Punto de ebullición(°C) CH4 16.04 -182 -162 NH3 17.03 -78 -33 H20 18.02 0 +100 H2S 34.08 -86 -61
  • 6. Estructura del agua • Cada molécula de agua es simultáneamente un donador y un aceptor de enlace de H, y una muestra de agua es una red dinámica de moléculas unidas por enlaces de H. • En el agua, los enlaces de H pasan a ser regulares y definidos, creando una red molecular tetraédrica rígida en la que cada molécula enlaza a otras mediante enlace de H.
  • 7. Estructura del agua • La estructura abierta de la red de hielo determina la mayor densidad del estado líquido en comparación del estado sólido. • La alta viscosidad explica su elevada tensión superficial. • Presenta una elevada constante dieléctrica, en consecuencia de su carácter dipolar. Lo cual conduce a una disminución de la fuerza electrostática efectiva entre 2 iones.
  • 8. Propiedades físicas del agua Propiedad Agua n-Pentano Densidad (g/cm3) 0.997 0.626 Constante dieléctrica 78.54 1.84 Viscosidad (g/cm) 0.890 X 10-2 0.228 X 10-2 Tensión superficial 71.97 17
  • 9. El agua como disolvente Sustancias hidrófilas: polares y iónicas. a) Disolvente universal: tendencia a formar enlaces de H y su carácter dipolar. b) Es un excelente disolvente para compuestos iónicos. Forma capas de hidratación (energéticamente favorables). Elevada constante dielectrica. c) La naturaleza dipolar favorece la disolución de moléculas orgánicas no iónicas, aunque polares como los fenoles, los esteres y las amidas.
  • 11. El agua como disolvente • Las moléculas hidrófobas, no forman capas de hidratación. En vez, forman estructurales regulares como “jaulas” llamadas clatrato, alrededor de las moléculas no polares. • Se produce a costa de la disminución de la entropía.
  • 12. Moléculas anfipáticas • Son esquizofrénicos moleculares: parte de la molécula es hidrófila y parte es hidrófoba. • Ej. Ácidos grasos y detergentes. • Forma micelas o vesículas bicapa. • Forman la base de la bicapa membranosa.
  • 14. Ionización del agua y producto iónico • El agua es una molécula fundamentalmente neutra con cierta tendencia a ionizarse. • Puede actuar como base (OH-) y como ácido (H3O+). • Un protón tiene mucha movilidad, salta de una molécula de agua a otra en 10-15 segundos. H2O H+ + OH-
  • 15. Ionización del agua y producto iónico • El equilibrio de la reacción anterior se expresa mediante su producto iónico a 25°C. [H+][OH-]=kw=1x10-14M2 • El producto iónico es una k, no puede variar independientemente. [H+]=[OH-]=1x10-7M
  • 16. Ionización del agua y producto iónico
  • 17. Producto iónico del agua (Kw) • Depende de la T°. • A la temperatura del cuerpo humano (37°C) las [ ] de los iones H+ y OH- en una solución neutra son ambas 1.6 x 10-7M.
  • 18. El pH pH = -log [H+] pOH = -log [OH+] 14 = pH + pOH
  • 20. Constante de disociación • La constante de equilibrio a menudo denominada constante de disociación se define como: HA A + H+ Ka = [H+][A-]/ [HA] • Cuanto más grande sea Ka, mayor es la tendencia del ácido a disociarse, es decir, más fuerte es el ácido. pka = -logKa • Los ácidos polipróticos son aquellos que por tener más de un protón, pueden tener distintos valores de pka.
  • 21.
  • 23. Soluciones amortiguadoras • Es un sistema que tiende a mantener el pH casi constante cuando se agregan pequeñas cantidades de ácidos (H+) o bases (OH-). • Se prepara con un ÁCIDO DÉBIL y una SAL del mismo ÁCIDO o empleando una BASE DÉBIL y una SAL de la misma BASE.
  • 25. • En el punto medio de la titulación, la mitad del ácido inicial se ha neutralizado. Esto significa que la mitad está aún presente en forma de ácido y que la otra mitad está presente como base conjugada; de ahí que [A-]/[HA] = 1. • Entonces la ecuación de H-H se convierte en: pH = pka + log1 = pka
  • 26. Soluciones Tampón • En la gama de pH cercana al pka, el pH cambia solo ligeramente con cada incremento de base o de ácido añadido. En realidad, el punto en que el pH cambia menos con cada incremento de ácido o de base es precisamente el pka .Este es el principio sobre el que se basa el tamponamiento de soluciones con el empleo de mezclas de ácidos y bases débiles, técnica que se utiliza en prácticamente todos los experimentos bioquímicos.