Biofisica

1. Tensión Superficial
Dra. Dolores Villanueva Z
Medico Docente

2. Tensión Superficial
• Es la propiedad de los fluidos que produce
efectos de tensión en la superficie de los
líquidos, en el momento en que el fluido
entra en contacto con otro fluido no
miscible normalmente con otro líquido o un
gas o con un contorno sólido (tubos), estas
fuerzas se originan en la cohesión
intermolecular y la fuerza de adhesión del
fluido al sólido

3. Fenómenos de Superficie
• Muchos procesos biológicos están relacionados
con fenómenos que ocurren en la superficie de
diferentes fases en contacto
• Interfase:
superficie que separa dos fases
• Se expresan fenómenos como:
• Tensión superficial
• Adsorción
Interfase

4. TENSIÓN SUPERFICIAL
• Esta fuerza de atracción tiende a
arrastrar a las moléculas de la
superficie hacia el interior del
líquido (tensión superficial),
y al hacerlo el líquido se comporta
como si estuviera rodeado por una
membrana invisible

5. Tensión superficial
• Es el resultado de las fuerzas
atractivas que se ejercen entre las
moléculas del liquido y aseguran su
cohesión
• La tensión superficial resiste la
expansión o trata de contraer la
superficie

6. Tensión superficial
• El radio de acción de las fuerzas moleculares es
pequeño, abarca a las moléculas vecinas más
cercanas.
• Debido a estas fuerzas , la superficie tiende a
contraerse y ocupar el área más pequeña posible.
• En la práctica, los efectos de superficie son
significativos para partículas que tienen un diámetro
menor de 10-4 cm.

7. TENSIÓN SUPERFICIAL
• Termodinámicamente la tensión superficial es un
fenómeno de superficie y es la tendencia de un
líquido a disminuir su superficie hasta que su
energía de superficie potencial es mínima,
condición necesaria para que el equilibrio sea
estable.

8. Tensión superficial
• Las moléculas superficiales tienen una energía 25
% mayor que las que se encuentran en el interior
del fluido.
• La tensión superficial depende de
– la naturaleza del líquido,
– del medio que le rodea y
– de la temperatura.

9. La tensión superficial
• cuantitativamente la tensión superficial es el trabajo
que debe realizarse para llevar moléculas en número
suficiente desde el interior del líquido hasta la
superficie para crear una nueva unidad de superficie.
• La tensión superficial se mide
• en erg/cm2 o
• en dinas/cm.
• En general, la tensión superficial disminuye con la
temperatura, ya que las fuerzas de cohesión
disminuyen al aumentar la agitación térmica.

10. Ley de Tate
• La gota se desprende del tubo en el instante en el que su
peso iguala a las fuerzas de tensión superficial que la
sostienen
• la fórmula es P=k2p rg
• P peso de la gota
• k coeficiente de contracción
• r radio del tubo
• g tensión superficial del líquido
• El peso de la gota es proporcional al radio del tubo r y a la
tensión superficial del líquido g .
• La aplicación de esta ley permite realizar medidas de la
tensión superficial.

11. • Con la tensión superficial del agua se mide la tensión
superficial del líquido problema.
• La ley de Tate, dice que se cumple la relación
 La tensión superficial del agua destilada es 0.0728 N/m
 Ejemplo:
 10 gotas de agua tienen una masa de 586 mg
 10 gotas de aceite tienen una masa de 267 mg
 La tensión superficial del aceite será
 La tensión superficial del aceite es 0.033 N/m.

12. Tensión superficial de los líquidos a 20ºC
nombre del líquido g en dinas/cm
• Acetona 23.7
• Éter etílico 17.01
• Benceno 28.85
• Metanol 22.61
• Alcohol etílico 22.75
• Agua 72.75
• Aceite de oliva 33.06
• Glicerina 59.4
• Petróleo 26.0

13. Ley de Laplace
• Relaciona la diferencia de presiones, interna y
externa, en una membrana esférica, con la tensión
superficial de la misma.
• La Ley de Laplace se aplica para burbujas y
pompas de jabón
– P= 2T/r
» T tensión
» R radio

14. Ley de Laplace
Modelo: “Membrana Esférica”
• En una burbuja formada por dos hemisferios, estarán
en equilibrio bajo la acción de dos fuerzas contrarias:
las presiones Pi y Pe (presión interior y exterior).
• Las flechas a la izquierda representan fuerzas
ejercidas por la pared
• Las flechas a la derecha representan fuerzas debidas a
la diferencia de presiones
• El modelo es aplicable a cavidades del cuerpo
(alvéolos pulmonares, ventrículos del corazón).

15. Ley de Laplace
EL DESPLAZAMIENTO SE
DARA DE MAYOR A
MENOR PRESION

16. Capilaridad
• Es una propiedad dependiente de la tensión
superficial de los líquidos , que le confiere la
capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.
• El líquido sube por un tubo capilar, debido a que
la fuerza intermolecular es menor a la
adhesión del líquido con el material del tubo
• El líquido sigue subiendo hasta que la tensión
superficial es equilibrada por el peso del líquido
que llena el tubo.

17. Meniscos
• fenómenos asociados con la Tensión superficial:
• Si un líquido moja la superficie, el menisco es cóncavo
• Si no moja la superficie el menisco es convexo

18. Meniscos y Capilaridad
• La molécula del líquido
experimenta fuerzas:
• Su peso
• La fuerza de cohesión
• La fuerza de adherencia
• Estas fuerzas hacen que se
produzca el menisco

19. Adsorción
• La adsorción es un fenómeno físico químico que se
produce cuando una sustancia, se adhiere a otra
• Los interactuantes pueden ser:
– Liquido – liquido
– Sólido – Gas
– Liquido – Gas

20. Adsorción
• Ej. un sólido (silicato) y el aire (gas) que lo rodea.
• Las moléculas de agua se depositan en la
superficie haciendo una capa de espesor
monomolecular: eso es adsorción.
• Se produce una interacción que retiene las
moléculas

21. Carbón activado (CA)
• El carbón activado, es un adsorbente de gran
importancia y muy útil en la mayoría de las
intoxicaciones por vía oral. Es una alternativa, a
maniobras de provocación del vómito, lavado y
aspirado gástricos para cesar o disminuir la absorción
del tóxico.
• Se puede considerar al CA como una adsorbente
prácticamente universal, eficaz, inocuo y económico.
• La lista de sustancias absorbibles por el CA es
amplísima, con pruebas suficientes de eficacia en la
intoxicación oral,

22. Adsorción
• La sustancia que se adsorbe se denomina
adsorbato y el material sobre el que lo
hace es el adsorbente
• El proceso inverso a la adsorción se
conoce como desorción (elución)
• La adsorción se distingue de la absorción
en que esta última implica la acumulación
de la sustancia absorbida en todo el
volumen del absorbente, no solamente en
su superficie.
adsorbente
adsorbato

23. Tipos básicos de adsorción
• La adsorción física, o fisiadsorción y
• la adsorción química, o quimiadsorción.
• La diferencia entre ellas radica en el tipo de
interacciones entre el adsorbente y el adsorbato.
• En la adsorción física las interacciones predominantes
son de tipo van der Waals,
• En la adsorción química las interacciones son enlaces
químicos.

24. Fisiadsorción
• La adsorción es la acumulación de una determinada
sustancia en la interfase, mediante las fuerzas
Van DerWaals:
– Vidrio : Vapor de agua
– Agua : Aceite
• Ejemplo:
Si agregamos Azul de metileno, mediante un papel filtro
con carbón animal se obtiene un liquido incoloro

25. Elución o desorción
• Proceso en el que se libera la sustancia en
adsorción
• Si agregamos HCl, se libera el azul de
metileno del carbón animal, rompiendo las
fuerzas Van Der Waals y tiñendo el liquido
muestra.
• En nuestro organismo las sales biliares
logran adsorción.

26. Adsorción
• Es un fenómeno fisicoquímico de gran
importancia, debido a sus aplicaciones múltiples
en la industria química y en el laboratorio.
– La formación de películas mono o multilamelares
– En cromatografía de líquidos y gases la adsorción se
utiliza para separar los componentes de una mezcla.

27. Películas Monomoleculares y
multimoleculares
• Capa de moléculas formada por adsorción
constituida por una sola capa de moléculas

28. Propiedades de las Micelas
Posibilitan el secuestro de
moléculas grasas en el
interior de la micela
(detergentes domésticos)
En un medio acuoso, permiten
un pequeño medio interior
hidrofóbico

29. fosfolípidos
colesterol (C)
ésteres de C
triglicéridos
apoproteína
Micelas de interés fisiológico
lipoproteínas

30. Películas Monomoleculares y
multimoleculares
• Capa de moléculas formada por adsorción
constituida por una sola capa de moléculas

31. Liposomas
• Son vesículas conformadas por fosfolipidos
dispuestos en películas mono o multilamelares
• Tamaño variable entre 0.025 y 20um
• Gracias a sus propiedades hidrofilicas e
hidrofobicas pueden ser empleados para
incorporar compuestos
• Son vesículas huecas que
encapsulan parte del disolvente
en el que se han preparado y cuya
membrana esta formada por una
o varias bicapas lipidicas

32. Cromatografía
• Técnica, utilizada para separar sustancias puras de
mezclas complejas, con el objeto de obtener el
componente deseado en forma pura,para su
determinación analítica.
• La cromatografía consiste en la distribución de un
soluto entre una fase estacionaria y una fase móvil.
• En la de adsorción la fase estacionaria es un sólido,
mientras que en la de partición es un líquido.
• En la cromatografía gaseosa la fase móvil es un gas.

33. Cromatografía
• El cromatógrafo emplea un medio adsorbente que, al
ser colocado en contacto con una muestra, adsorbe
sus distintos componentes a velocidades diferentes.
• De esta forma se separan los componentes de una
mezcla.
• El uso de la cromatografía está ampliamente
extendido en el análisis de alimentos, medicinas,
sangre, orina. determinación del nivel de
contaminantes en el aire. productos petrolíferos y de
fisión radiactiva.

34. • En 1974, el Comité Olímpico Internacional
sancionó el uso de esteroides, a partir de la
disponibilidad de la prueba de cromatografía de
gases para detectar su presencia.
• Desde entonces, algunos atletas han sido
descalificados en diversas disciplinas deportivas.

35. SURFACTANTE
• El intercambio gaseoso en el pulmón de los
mamíferos se produce a través de la delgada pared
de los alveolos, la cual se encuentra humedecida
por una fina capa acuosa.
• La tensión superficial de esta película acuosa
genera fuerzas en la interfase aire-agua que
tienden a cerrar (colapsar) los delicados y frágiles
alveolos

36. SURFACTANTE
• Para facilitar la mecánica respiratoria, los
neumocitos tipo II, células secretoras
especializadas del epitelio pulmonar, sintetizan y
secretan a la luz alveolar un complejo tensioactivo,
el SURFACTANTE PULMONAR.

37. Síntesis del Surfactante
• Gen Cromosoma 8
• En el núcleo de Neumocitos II alveolares se sintetizan
proteínas (mRNA)
• Pasan a gránulos secretores, que forman lipoproteína
.
• Esta lipoproteína se llama MIELINA TUBULAR
• Se libera MT como presurfactante

38. Surfactante
• Una vez secretados, los complejos lipoproteicos
del surfactante sufren una serie de
transformaciones morfológicas hasta adsorberse
en la interfase aire-agua, donde desarrollan su
función tensioactiva

39. Composición Bioquímica del Surfactante:
• Fosfolípidos (80 %): fosfatidilcolina, fosfatidilglicerol,
esfingomielina
• Otros lípidos : 10 %
• Proteínas : 10 %
• SP-A: regulación síntesis surfactante ; interactúa con SP-B en la
síntesis de mielina; defensa antimicrobiana
• SP-B: aumenta actividad de superficie de S.
• SP-C: Favorece dispersión / distribución
• SP-B y SP-C reducen tensión superficial
• SP-D: Regula metabolismo Surfactante; defensa antimicrobiana
pulmonar

40. SP-B y SP-C:
• 1. Aceleran la adsorción de los complejos lípido-proteína a la
interfase aire-agua.
• 2. Facilitan la asociación de las estructuras en bicapa del
surfactante a la película interfacial. Se forma así un “reservorio”
superficial de surfactante a partir del cual pueden reponerse las
moléculas tensioactivas que se van perdiendo a lo largo de los
sucesivos ciclos respiratorios.
• 3. Organizan el tráfico de moléculas tensioactivas hacia la
interfase (durante la inspiración) y hacia el reservorio (durante la
espiración).
• 4. Estabilizan la película interfacial para que alcance y sostenga
máximas presiones superficiales (70 mN/m) al final de la
espiración.

41. • Por aumento del área
alveolar las moléculas del
surfactante se separan y
permite pequeños espacios
donde se expresa la máxima
tensión superficial

42. • En la disminución del área
alveolar Se observa el
“empaquetamiento” de
las moleculas del
surfactante, pues cubren
toda el area alveolar y
disminuye la tensión
superficial