agua

1. CLASE 5: AGUA Y
SOLUCIONES
CURSO:
CIENCIAS DE
LA
NATURALEZA I

2. El agua y su estructura
Agua y su distribución
Propiedades fisicoquímicas del agua
Unstirred layer
Transporte del agua en el organismo
Solución, solutos, capas de solvatación
Propiedades de las soluciones
CONTENIDO

3. Logro de la sesión
• Al finalizar la sesión el estudiante
comprenderá la importancia del agua
para los seres vivos y en especial para
el hombre, para su mantenimiento y
homeostasis.

4. AGUA : H2O
• Es una molécula esencial para todas las
células eucariotas y la mayor parte de las
procariotas.
• Mantiene la estructura de la
membrana celular.
• Solvente de compuestos polares.
• Fuente de energía biológica.
• Termorregulador.
• Las reacciones ocurren en un
medio acuoso.

5. • El agua es el componente químico
predominante de los organismos vivos.
• 2/3 del peso del cuerpo corresponden
al agua (55-65%).
• Su pérdida o su exceso motivarán una
respuesta clínica: deshidratación,
sobrehidratación, edema.
• Molécula esencial en el tratamiento
para reponer volúmenes (Hidratación).
• Su excelente capacidad calorífica
permite su uso en la fisioterapia, como
medio físico para bajar la fiebre.

6. Geometría: TETRAÉDRICA
Estructura: ANGULAR
TRPECV = TEORÍA DE REPULSIÓN DE LOS PARES ELECTRÓNICOS DE LA
CAPA DE VALENCIA
# Pe- = 2 e- valencia + 6 electrones de enlace = 6 + 2 = 4
2 2
Distribución de cargas asimétricas permite
formar los puentes de hidrógeno.
Transfiere protones.
¿Qué estructura espacial tiene el agua?

7. O
H
H
Electrones del hidrógeno
Electrones del oxígeno
• La estructura química de la molécula del agua nos permite explicar la
mayor parte de sus propiedades.
• Su estructura dipolar permite
considerarla solvente universal.
• El agua es un dipolo, una molécula con
carga eléctrica distribuida de manera
asimétrica en toda su estructura.
(Imán:2 polos) + -
• La electronegatividad del O2(3,5) hace
que el O2 se cargue más
negativamente y el hidrógeno más
positivamente.
− −
+
+

8. Puentes de Hidrógeno
• Los puentes de hidrógeno se están reconformando constantemente (“saltos"
protónicos).
• La ruptura y reconformación de los puentes de
hidrógeno le da una gran energía cinética al agua.
Los cambios de estado del agua están en relación a
la cantidad de puentes de hidrógeno.
• El estado gaseoso es el que menos puentes de
hidrógeno tiene.
• La fortaleza de los puentes de hidrógeno está en la
cantidad de los mismos
• LOS ENLACES PUENTES DE HIDRÓGENO SIGUEN LA
DISPOSICIÓN TETRAÉDRICA
• Debido a la disposición
tetraédrica de la molécula del
agua; cada molécula del agua
puede formar enlaces puentes de
hidrógeno con otras 4 moléculas
de agua.

9. ¿Qué fuerzas unen a las moléculas del agua?

10. O
H H
H H
O
H H
O
Lineal
Bifurcado
• Débil – fuerte :
• También se le denomina Lineal. El puente
de hidrógeno se encuentra ubicado entre
dos oxígenos en el mismo plano. Son más
“fuertes” que los puentes de hidrógeno
débil – débil.
Débil – débil : se denomina bifurcado. El
puente de hidrógeno está ubicado entre dos
oxígenos pero en planos diferentes. Son los
que primero se romperán.
TIPOS DE ENLACE:

11. ¿Qué estructuras representan al agua?
O
H
H
− −
+
+
Estructura molecular Geometría electrónica
“ Tetraédrica”
Geometría molecular
“ Angular”

12. CICLO
DEL
AGUA

13. AGUA DISTRIBUCIÓN
Estado físico: sólido, líquido, gaseoso
Caracteres organolépticos: incolora,
insípida, inodora
Densidad: 1g/cc a 4°C.
Punto de congelación: 0°C
Punto de ebullición: 100°C
Presión crítica: 217,5 atm.
Temperatura crítica: 374°C
PROPIEDADES FÍSICAS
Reacciona con :
Óxidos ácidos: ácidos oxácidos
Óxidos básicos: hidróxidos
Metales: se forma el óxido + hidrógeno
No metales: especialmente con
halógenos
Sales: hidratos.
PROPIEDADES QUÍMICAS

14. PROPIEDADES FISOQUÍMICAS DEL AGUA
I. Acción disolvente.
II. Elevada fuerza de cohesión.
III. Elevada fuerza de adhesión.
IV. Gran calor específico.
V. Elevado calor de vaporización.

15. PROPIEDADES FISOQUÍMICAS DEL AGUA
I. -ACCIÓN DISOLVENTE
La polaridad de las moléculas del agua es responsable DE LAS INTERACCIONES CON OTRAS SUSTANCIAS.
SOLVATACIÓN: Es el proceso de formación de interacciones entre moléculas del agua (disolvente) con los
iones de un soluto (NaCl). En la disolución los iones del soluto se dispersan y son rodeados por moléculas
de solvente, se rompe el enlace Ion- Ion y se forma enlace Ion-dipolo.
Capa de solvatación

16. ACCIÓN DISOLVENTE
El H20 puede formar enlaces de hidrógeno con los grupos hidroxilos o carbonilos, como alcoholes,
aldehídos o cetonas, lo cual facilita su disolución.

17. AGUA -ACCIÓN DISOLVENTE DE COMPUESTOS
POLARES Y ANFIPÁTICOS
C.- COMPUESTOS APOLARES: los hidrocarburos resultan prácticamente insolubles en
agua. Se les llama sustancias hidrófobas.
D.- COMPUESTOS ANFIPÁTICOS: sustancias que poseen grupos hidrófobos e
hidrofílicos en la misma molécula, como los fosfolípidos, (lecitina), sales de ácidos
grasos. Las sustancias anfipáticas en contacto con el agua se colocan con su porción
hidrofílica dirigida hacia la superficie del agua o sumergida en ella.
lecitina

18. II.ELEVADA FUERZA DE COHESIÓN
• Las fuerzas superficiales (cohesión: líquido-líquido,
adhesión: líquido-sólido) son responsables de
muchos fenómenos con interés biológico, basadas en
los conceptos de tensión superficial y capilaridad.
• El agua es un fluido. Las moléculas que la forman se
atraen mutuamente y tienden a permanecer unidas.
La fuerza que mantiene unidas a las moléculas
de agua de la superficie se llama TENSIÓN
SUPERFICIAL.
• La tensión superficial es una propiedad de la
superficie de un líquido que permite soportar una
fuerza externa.

19. La capilaridad es una propiedad de los fluidos que depende de su
tensión superficial, la cual, a su vez, depende de la cohesión del
fluido, y que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo
capilar
La capilaridad, una característica de los líquidos, es el fenómeno
que hace que la superficie de un fluido que entra en contacto con
un cuerpo sólido, suba o baje. Además de que puede mojar o no al
elemento en cuestión. Esta propiedad depende de la tensión
superficial del líquido
La capilaridad es la cualidad que posee una sustancia de absorber a
otra. Sucede cuando las fuerzas intermoleculares adhesivas entre el
líquido y el sólido son mayores que las fuerzas intermoleculares
cohesivas del líquido
III.ELEVADA FUERZA DE ADHESIÓN

20. IV. ALTO CALOR ESPECÍFICO
Calor : Es la transferencia de energía entre el sistema y
sus alrededores, debido a una diferencia de temperatura
Calor específico: Es la energía necesaria para elevar la
temperatura de un cuerpo en 1 °C.
Ce = Q/m (T2 - T1)
Ejercicio: ¿Qué cantidad de calor se necesita para elevar la
temperatura de 2.5 Kg de alcohol desde 20°C hasta su punto de
ebullición (78°C)?. c.e. etanol= 0.6 cal/g°C= 0.6 Kcal/ Kg.°C
Q = m (c.e.) (AT)
Q = 2.5Kg (0.6Kcal/Kg°C) (78°C -20°C) resolviendo
Q= …….. Kcal.

21. El calor específico del agua es 1 cal/(g °C) ó 4186 J(kg K).que es
más alto que el de cualquier otra sustancia común (sistemas
isotérmico, isobárico, isocórico).
Es útil ya que el agua que cubre la mayor parte de la Tierra, mantiene
las fluctuaciones de temperatura sobre la tierra y en el agua dentro
de límites que permiten la vida.
La capacidad calorífica o térmica de un cuerpo es la cantidad de
calor puesto en reserva cuando su temperatura aumenta en 1°C. J/k
o Cal/°C se obtiene del producto de la masa por el calor específico
del material.
A mayor masa, mayor cantidad de calor, se deberá aportar a un material
para elevar su temperatura. q = T x Csistema
Calor específico de algunas sustancias
químicas

22. El agua como medio físico para disminuir la fiebre. Le
permite absorber grandes cantidades de calor sin
modificar mucho su temperatura

23. V.ELEVADO CALOR DE VAPORIZACIÓN
Es la cantidad de energía necesaria para transformar
un gramo de una substancia líquida en gas a
temperatura constante.
El calor de vaporización del agua es alrededor de 540
cal/g a 100 °C, el punto de ebullición del agua.
Un golpe de calor o shock térmico es uno de los casos más
graves de hipertermia. Es el sobrecalentamiento que sufre
el cuerpo debido a las altas temperaturas o un exceso de
ejercicio físico. La falta de hidratación hace que diversos
órganos dejen de funcionar como lo harían de forma
habitual
Los puentes de hidrógeno se rompen en la
Evaporación (La temperatura aumenta la velocidad de
las moléculas originando una mayor separación de
las mismas)

24. Variación del contenido de agua depende de factores: edad, género ,dieta ,hora del día
A mayor edad menos agua
Los ancianos tienen menor agua
corporal.
El embrión es un 98 a 99% agua
El feto tiene 80 a 85% de agua.
El recién nacido 80%
El hombre adulto tiene más agua corporal
que la mujer por tener más tejido magro.
La mujer menos agua por tener una mayor
proporción de grasa corporal (mamas y
cintura pelviana)
GÉNERO
A menor edad más agua.

25. Dieta
La mayor ingesta de agua sea en volumen
o alimentos que son más ricos en agua
(vegetales).
Piña. (diurético, fibra y antioxidantes),
Melón, Pepino, Espárragos, Tomate,
Naranja.
El menor consumo de agua trae algunas
alteraciones: estreñimiento y sequedad de
piel y mucosas.
Hora del día y actividad física
A mayor actividad física aumentan las
pérdidas de agua en el organismo.
En la medida que las horas avanzan y
realizamos actividad física el agua se
intercambia con el ambiente a través
de la respiración y sudoración (pérdida
insensible), o excretas (micción o
defecación = pérdidas medibles).
FRUTA O VERDURA?

26. La mayora de materia se expande al
calentarse y se contrae al enfriarse. Pero el
agua no siempre se comporta así, sólo a
temperaturas entre su punto de ebullición
(100°C) y entre el punto de congelación
(0°C).
“CUANDO EL AGUA SE CONGELA SE DILATA: AUMENTA SU VOLUMEN”

27. AGUA “ANÓMALA”: EL HIELO
Dilatación anómala:
Cuando el agua se enfría contrae su
volumen, pero al llegar a los 4°C, cesa la
contracción y la estructura se dilata,
formando “espacios vacíos” al interior de la
estructura, esto le condiciona una menor
densidad. Esto permite que el hielo flote en
el agua líquida.
Los puentes de hidrógeno son más estables
en el hielo que en el agua líquida.
QUEMADURAS DE LA BOLSA DE HIELO

28. UNSTIRRED LAYER
La bicapa lipídica es la barrera que mantiene a iones, proteínas y
otras moléculas donde se necesitan evitando su dispersión.
Tiene nm de espesor, son impermeables a la mayoría de las
moléculas solubles en agua (moléculas hidrofílicas), son
impermeables a los iones permitiendo que las células regulen las
concentraciones de sal y pH mediante el transporte de iones a
través de sus membranas por bombas o canales.
El agua como parte de la membrana celular: capa de
agua “unstirred”
Consiste en una capa de agua no
modificable: unmixed, no miscible. Descrita
en todas las membranas.
Esta capa puede tiene un grosor que va de 1
a 100 micras.
La célula maneja esta capacidad para entrar
en una mejor relación o no con el medio
extracelular.
Se le ha dado mayor importancia en el
estudio de la superficie de la membrana
celular, donde es de tipo heterogéneo, a
diferencia de las superficies no biológicas
donde es homogéneo.

29. Transporte de agua
en el organismo
El agua a través de sus canales se
transporta como
• Canal de iones: radio de
hidratación
• Canales para agua:
aquaporinas
• Pinocitosis

30. Acuaporinas: los canales
de agua celulares
• Regulan el paso del agua a través de la membrana celular. Proteínas
presentes en todos los seres vivos, sobre todo en plantas y en el
sistema renal de animales.
• Tamaño 250-300 aminoácidos.
• Canales para agua: son proteínas intrínsecas de membrana.
• Se organiza en 6 segmentos de estructura ALFA hélice.
• Homotetrámero.
• Hasta el momento actual se han descrito más de 13 AQP.
• Las AQPs localizadas en las membranas celulares, en todos los
organismos vivos (bacterias, hongos, plantas y animales)

31. Hasta la fecha, se han descrito 13 isoformas en mamíferos, con una amplia distribución en distintos tejidos en el hombre
Teniendo en cuenta sus características estructurales y funcionales, se las clasifica en tres subgrupos;
1. Las “AQPs clásicas” que incluye a AQP 0, 1, 2, 4, 5, 6 y 8, que sólo permiten el pasaje de agua. Teniendo en cuenta sus secuencias, se incluye
en este subgrupo a la AQP6 (permeable a aniones, particularmente a nitrato) y a la AQP8 (permeable a la urea)
2. Las “acuagliceroporinas” que incluye a AQP3, 7, 9 y 10, permeables a agua, urea y glicerol. AQP9 también facilita el flujo de solutos neutros
como monocarboxilatos, purinas y pirimidinas
3. Las “superacuaporinas” fueron recientemente descriptas y este subgrupo incluye sólo a dos isoformas, AQP11 y AQP12, ambas localizadas
en el citoplasma.
En adipocitos, AQP11 es permeable a agua y glicerol y se localiza intracelularmente en las cercanías de lipid droplets AQP12 se expresa en
acinos pancreáticos donde se cree participa en la secreción de enzimas digestivas .
Clasificación de las acuaporinas

32. ¿ En qué lugares del cuerpo humano hay
acuaporinas?

33. Acuaporinas Distribución
AQP O Ojo (Cristalino)
AQP1 Eritrocitos, cerebro, corazón, riñón, tráquea, placenta, útero, vejiga, uretra, vesícula
biliar, testículo, pulmones, bronquios, conductos biliares, piel, endotelio vascular, ojo
AQP2 Riñón (conducto colector)
AQP3 Riñón, tracto gastrointestinal, páncreas, hígado, bazo, próstata, ojo, glándulas
sudoríparas y lagrimales, pulmón, útero, eritrocitos, vejiga y uretra.
AQP4 cerebro, médula ósea, pulmón, músculo esquelético
AQP5
Glándula Salival y lagrimal, tracto gastrointestinal, pulmón, ojo
AQP6 Riñón
AQP7 Espermatozoides, testículos, tejido adiposo, riñón, corazón, músculo esquelético,
tracto gastrointestinal
AQP8
Hígado, páncreas, testículo, placenta, útero, glándula salival, intestino delgado, colon,
vesícula biliar, corazón
AQP9
tejido adiposo, corazón, colon, leucocitos, hígado, cerebro, riñón, intestino delgado,
pulmón, bazo, testículos, médula óse
AQP10
Intestino delgado
AQP11
Riñón
AQP11 Páncreas, ojos

34. Intersticial
10 litros
14%
Plasma
3,5 L
5%
28 litros
Transcelular
1
L
Osmolaridad
–
mOsm/L
300
200
100
0
Agua intracelular
40% del peso corporal
Agua extracelular
20% del peso corporal
1%
Agua corporal total = 60% del peso corporal

35. Balance hídrico diario
Distribución del agua en el cuerpo

36. Ingresos Pérdidas
Ingesta de agua
Agua libre 1000 ml
Alimentos 1300 ml
Agua de
Oxidación 200 ml
Total 2500 ml
Orina 1500 ml
P. Insensible
pulmones 300 ml
piel 500 ml
Heces 200 ml
Total 2500 ml

37. SOLUCIONES
SOLUTO + SOLVENTE = SOLUCIÓN
Ver el siguiente video:
https://www.youtube.com/watch?v=3fOeGGfpiy8
Solución

38. Capas de solvatación

39. *Soluto en menor proporción
Soluto Solvente Mezcla
• gas gas aire
• gas líquido gaseosa
• gas sólido H2 / paladio
• líquido Líquido Etanol/agua
• sólido Líquido. NaCl/agua
• sólido Sólido. Cu/Zn (latón)
39

40. Solutos
• Pueden clasificarse en electrolitos y no electrolitos
Electrolíticas No Electrolíticas
HCl C6H12O6
KOH C6H6
NaCl CH4
Ca(OH)2 C11H22O11
BaSO4 CCl4
H2SO4 CS2
H2O CHCl3
Electrolíticas No Electrolíticas

41. CLASIFICACIÓN
Por el tipo de soluto:
Moleculares y Iónicas
Por su estado físico: G-G, S-S, L,L…
Por sus propiedades químicas:
Ácidas H+ OH-
Básicas : OH-  H+
Neutras: H+ = OH-
Por la concentración : diluidas concentradas
saturadas y sobresaturadas
41

42. OSMOLARIDAD : Osm= N°osMoles de partícula
Litro de solución
EJEMPLO:
El lactato de Ringer, llamado también solución de Hartmann esta compuesto por:
ClNa 6,0 g/L PM = 58,5 g
Lactato de Na 3,1 g/L PM = 112,0 g
KCl 0,3 g/L PM = 74,5 g
CaCl 2 0,2 g/ L PM = 111,0 g
a. Determinar cuantos mEq/L de Na, K, Ca y lactato existirán en un litro de solución.
b. Calcular la osmolaridad de un litro de solución.
42
OSMOLARIDAD

43. SALES DE REHIDRATACION ORAL (SRO)
Calcular la osmolaridad.
• NaCl = 3.1 g (PM=58.5)
• Citrato trisódico.2H2O 2.5 g
• KCl = 1.5 g
• Dextrosa = 20 g
43

44. PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES
• 1. Propiedades específicas
• 2. Propiedades Eléctricas
• 3. Propiedades Coligativas

45. 1.Propiedades eléctricas del agua
45

46. 2.PROPIEDADES COLIGATIVAS
Dependen de la concentración de las soluciones:
a) Aumento del punto de ebullición.
b) Disminución del punto de congelación
c) Disminución de la presión de vapor.
d) Aumento de la presión osmótica.
46

47. a. Aumento del punto de ebullición
Las soluciones que contienen solutos
no volátiles hierven a temperaturas
más elevadas que las del solvente puro.
Este aumento es consecuencia de la P
El Teb, con respecto al punto de
ebullición del solvente está dado por:
Te = m Ke
47
Constantes de Ascenso del Punto de Ebullición Molal
Una solucion contiene 40 g de soluto en 1000 g de agua, a nivel del mar hierve a 100.13 ºC. Calcular su PM.
Solución : Una solucion molal origina un aumento de 0.52ºC en la T de eb,(tabla) pero en este caso solo aumento
0.13 ºC
a) 1mol produce…0.52ºC
x Mol……………0,13 x = 0.25 mol
b) 0.25 mol pesan …….. 40 g
1 mol pesará…………..x
x = 160 g /mol

48. b. Disminución del punto de congelación
Las soluciones se congelan a
temperaturas menores que el
solvente puro y es una
consecuencia directa de la
disminución de la presión de
vapor del solvente por el
soluto disuelto.
48
Constantes Crioscópicas °C.Kg/mol

49. c. Disminución de la presión de vapor

50. d. Aumento de la presión osmótica
• Ósmosis: Flujo de disolvente a través de una
membrana semipermeable hacia el seno de
una disolución más concentrada.
• Presión osmótica: La presión necesaria para
detener el flujo.
50
Es una propiedad coligativa muy útil en sistemas
coloidales, se da cuando ocurre la ósmosis a través de
una membrana semipermeable con el fin de equilibrar
ambas soluciones, la contrapresión necesaria para
equilibrar este flujo osmótico es la Presión osmótica
π = i m%RT
Donde: Escriba aquí la ecuación.
π = Presión Osmótica
m = Molalidad (mol de soluto / Kg de agua)
M = Molaridad (mol de soluto / Litro de solución)
i = Número de iones o partículas
R = Constante Universal de los gases ideales
T = Temperatura absoluta
% = Coeficiente Osmótico
PO = i.m.%.R.T

51. Bebida isotónica
• Carbohidratos: sacarosa o fructosa
• Sales: Na, K, Ca, Mg, Zn
• Fortificaciones: Vitamina B
• Ácidos
51
BEBIDAS ENERGÉTICAS
NH2-CH2-CH2-SO3H
Estimulantes: Cafeína(29g/100mL), taurina (400
mg/100mL). Vitaminas, Gingsen, carbohidratos,ácidos,
conservadores, saborizantes, hidrocoloides

52. Alimentos que contienen Taurina
• Origen animal: Carnes de ternera.
• Cerdo. Pollo (muslo). Pescados.
• Pulpo. Mariscos. Lácteos. Huevos.
• Origen vegetal: Algas. Almendras.
• Avellanas. Garbanzos. Lentejas.
• Levadura de cerveza. Poroto.
• Soya
• Otros: Leche materna.
52

53. 53
• Enfermedades en las cuales su uso puede hacerse
aconsejable:
• Adicción a la morfina. Alcoholismo.
• Cálculos biliares. Cáncer.
• Colesterol. Degeneración macular. Deportistas.
• Diabetes insulinodependientes. Ejercicio físico excesivo.
• Epilepsia en caso de estar causada por cantidades anormales de ácido glutámico en el
cerebro.
• Estrés. Hiperexcitabilidad cerebral. Hipertensión arterial
• Intoxicaciones por elementos químicos. Mala absorción de las grasas. Niños alimentados con
leche enlatada.
• Tabaquismo.
• Trastornos del sistema nervioso central: ansiedad, angustia, depresion, esquizofrenia.
Trastornos de la conducta. Trastornos cardíacos. Trastornos de la retina ocular.
Traumatismos.
• Ingesta inadecuada de proteínas.
• Insuficiencia cardíaca debida a flujo sanguíneo dañado.
• Enfermedad de las válvulas cardíacas.

54. Verificar lo aprendido
1. ¿ Qué propiedades tiene el agua?
2. ¿Cuál es la importancia de las acuaporinas?
3.¿En una solución cómo interactúan las especies
químicas con el agua?
4. Citar ejemplos de solutos electrolitos y no
electrolitos

55. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
• Amezcua, C. Vera, R. ( 2012) . El agua y las acuoporinas. Revista de Ciencia. Recuperado de:
https://www.revistaciencia.amc.edu.mx/images/revista/63_1/PDF/09_671_Acuaporinas.pdf
• Reca, A. (2018). Participación de las acuoporinas y caveolina -1 en el desarrollo temprano de la placenta humana. Recuperado
de: http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/collect/posgraafa/index/assoc/HWA_2831.dir/2831.PDF
• Salas-Salvadó J, Maraver F, Rodríguez-Mañas L, Sáenz de Pipaon M, Vitoria I, Moreno LA. Importancia del consumo de agua en
la salud y la prevención de la enfermedad: situación actual. Nutr Hosp 2020;37(5):1072-1086. DOI; DOI:
http://dx.doi.org/10.20960/nh.03160
• Audesirk (2013). Biología, la vida en la tierra con fisiología. Editorial Pearson.