El documento describe las propiedades del agua y su importancia para los organismos vivos. Explica que las moléculas de agua pueden formar enlaces de hidrógeno, dándole propiedades únicas como su alto punto de fusión. También describe cómo el agua puede disolver otras moléculas polares y iónicas debido a los enlaces de hidrógeno. El agua es esencial para la vida y ha moldeado la evolución de los organismos.

1. EL AGUA
Dr. Mario A. Bolarte Arteaga
q. Farmacéutico y Bioquímico

2. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
% DE AGUA EN ORGANISMOS VIVOS
AGUA
OTROS

3. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
Los primeros organismo vivos de
la tierra aparecieron en un
entorno acuoso, y el curso de la
evolución ha sido modelado por
las propiedades del medio acuoso
en que se inició la vida.

4. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
LA MOLÉCULA
SENCILLEZ ESTRUCTURAL
COMPLEJIDAD MOLECULAR

5. qF. Mario A. Bolarte Arteaga

6. qF. Mario A. Bolarte Arteaga

7. qF. Mario A. Bolarte Arteaga

8. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
ENLACE DE H
ENLACE DE H DEBIL
FUERTE

9. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
PUENTES DE HIDRÓGENO

10. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
LOS ENLACES DE HIDRÓGENO CONFIEREN AL
AGUA SUS EXTRAORDINARIAS PROPIEDADES
PUNTO DE FUSIÓN (°C) PUNTO DE EBULLICIÓN (°C)
AGUA 0 100
METANOL -98 65
ETANOL -117 78
PROPANOL -127 97
BUTANOL -90 117
ACETONA -95 56
HEXANO -98 69
BENCENO 6 80
BUTANO -135 -0.5
CLOROFORMO -63 61

11. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
El ordenamiento casi tetraédrico
de los orbitales alrededor del
átomo de oxígeno permite que
cada molécula de agua forme
enlaces de hidrógeno hasta con
cuatro moléculas vecinas.
Sin embargo, en el agua líquida a
temperatura ambiente y a presión
atmosférica, las moléculas de
agua están desorganizadas y en
movimiento continuo, de forma
que cada molécula forma enlaces
hidrógeno con un promedio de
otras 3.4 moléculas solamente.

12. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
En el hielo por el contrario cada
molécula de agua está fija en el
espacio y forma enlaces de
hidrógeno con otras cuatro
moléculas de agua, formando un
estructura regular.

13. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
La rotura de un número de
enlaces de hidrógeno
suficiente para desestabilizar
la retícula cristalina del hielo
requiere de mucha energía
térmica, lo que explica el punto
de fusión relativamente alto
del agua.
Cuando se funde el hielo o se
evapora el agua líquida, se
absorbe calor por parte del
sistema.

14. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
Durante la fusión o la evaporación aumenta la entropía del
sistema acuoso a medida que conjuntos altamente
ordenados de moléculas de agua se relajan para dar paso a
los conjuntos de enlaces de hidrógeno menos ordenados del
agua líquida o las moléculas totalmente desordenadas de
agua del estado gaseoso.

15. qF. Mario A. Bolarte Arteaga

16. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
Los enlaces Hidrógeno o puentes hidrógeno no son exclusivos de
la molécula del agua.
Se forman fácilmente entre un átomo electronegativo (el aceptor de
hidrógeno, generalmente (oxígeno o nitrógeno) y un átomo de
hidrógeno unido covalentemente a otro átomo electronegativo (el
dador de hidrógeno) en la misma molécula.

17. qF. Mario A. Bolarte Arteaga

18. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
Los átomos de hidrógeno unidos covalentemente a átomos de
carbono no participan en la formación de puentes de
hidrógeno, puesto que el carbono es ligeramente más
electronegativo que el hidrógeno y, por tanto, el enlace C – H es
sólo muy débilmente polar.
Electronegatividad del C = 2.5 / Electronegatividad del H = 2.1
Esta diferencia explica porque el butanol (CH3(CH2)2CH2OH) tiene
un punto de ebullición alto de 117 °C, mientras que el butano
(CH3(CH2)2CH3) tiene un punto de ebullición de – 0.5 °C.
El butano tiene un grupo hidroxilo polar, por lo que puede formar
enlaces de hidrógeno intermoleculares.

19. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
AGUA: EL GRAN
SOLVENTE

20. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
Las biomoléculas no cargadas pero polares tales como los
azúcares se disuelven fácilmente en el agua debido al
efecto estabilizador de los enlaces hidrógeno que se forman
entre los grupos hidroxilo o el oxígeno carbonílico del
azúcar y las moléculas polares del agua.
Los alcoholes, los aldehídos, las cetonas y los compuestos
que tienen enlaces N – H forman enlaces de hidrógeno con
las moléculas de agua y tienden a ser solubles en ellas.

21. qF. Mario A. Bolarte Arteaga

22. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
HIDROFILICOS
SOLUBILIDAD
HIDROFOBICOS

23. qF. Mario A. Bolarte Arteaga

24. qF. Mario A. Bolarte Arteaga

25. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
Los mismos factores son aplicables a las biomoléculas
cargadas, compuestos con grupos funcionales tales como
los ácidos carboxílicos ionizados (-COOH-), las aminas
protonadas y los ésteres o anhidridos fosfatos.
El agua disuelve estos compuestos reemplazando enlaces
de hidrógeno soluto – soluto por enlaces de hidrógeno
soluto – agua, apantallando así las interacciones
electrostáticas entre moléculas del soluto.

26. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
COMPUESTOS ANFIPÁTICOS

27. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
DISPERSION DE LIPIDOS EN H2O
Cada molécula de lípido obliga a las
moléculas de H2O circundantes a
convertirse en altamente ordenadas
AGRUPACIONES DE MOLECULAS
LIPIDICAS
Sólo las porciones lipídicas en el
borde del agrupamiento obligan al
ordenamiento del agua. Hay menos
moléculas de H2O ordenadas.
MICELAS
Todos los grupos hidrofóbicos están
secuestrados lejos del agua: se
minimiza la capa ordenada de
moléculas de H2O.

28. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
OSMOSIS

29. qF. Mario A. Bolarte Arteaga

30. qF. Mario A. Bolarte Arteaga
TEMAS A DESARROLLAR EN LA PRÓXIMA SESIÓN
• IONIZACIÓN DEL AGUA.
• PRODUCTO IÓNICO DEL AGUA.
• pH.
• SISTEMAS BUFFER.