EL AGUA. QUÍMICA FISIOLÓGICA
ESTRUCTURA MOLECULAR DEL AGUA
La molécula de agua tiene carácter tetraédrico, no regular. Los dos enlaces O-H se dirigen hacia 2 vértices del tetraedro y los e- no compartidos en los dos orbitales Híbridos sp3 ocupan los 2 restantes. El ángulo entre los OH es de 105 grados. Su carga eléctrica no está uniformemente distribuida. El lado del O opuesto a los hidrógenos es rico en electrones, y el de los H forman una carga positiva de protónes (dipolo). El amoniaco igual es un dipolo, siendo los ángulos de este de 107 grados.
ESTRUCTURA MACROMOLECULAR DEL AGUA
Las moléculas de agua tienen disposiciones altamente ordenadas. La capacidad de las moléculas de agua para asociarse entre sí (en sólidos y líquidos, resulta del carácter dipolar de las moléculas de agua). En estado sólido cada molécula de agua se asocia con otras cuatro.
ENLACES DE HIDRÓGENO
La acción electrostática recíproca entre el núcleo de H de una molécula de agua y el par de e- no compartidos de otra es el enlace de H. Son enlaces débiles. Los enlaces de H no se restringen al agua, se encuentran en muchos compuestos.
Disociación del Agua
Las moléculas de agua se disocian (ionizan) en H y OH: H2O <-----> [H+] + [OH-]
Los iones se están recombinando continuamente. En un instante es un ión, en otro es una molécula. 1g de H2O tiene 3.76x10 (22) moléculas. Se dice que la probabilidad de que un H sea un ión es de 0.01 (tiene una oportunidad en 100 de ser un ión y 99 oportunidades de 100 de estar en una molécula de agua). La probabilidad real es 1.8x10 (-9), es decir, que por cada ión en el agua, hay 1800 millones de moléculas de agua. La tendencia del agua a disociarse es:
K= [H+] [OH-]
[H2O]
Siendo K la constante de disociación Si 1 mol de agua es igual a 18g. un litro tiene (1000/18) 55.56 mol, siendo esto el agua pura. Si la probabilidad de que un H sea un ión es 1.8x10 (-9), la [H+] ó [OH-] se obtiene multiplicando la probabilidad por la [molar]. 1.8x10 (-9) X 55.6= 1X10 (-7) molar
O sea que el pK de un ácido es igual al pH en el cual las especies protonizadas y no protonizadas están en concentraciones iguales.
Efectos inductivos de los gpos vecinos sobre la fuerza de los ácidos
Los e- de un enlace covalente entre dos átomos disímiles se asocian con el átomo más electronegativo, dando un dipolo. Los factores que incrementan la densidad de e- sobre el carboxilo del cual deben disociarse el protón, obstaculiza su separación teniendo un efecto debilitador del ácido. Si algo decrece la densidad electrónica, hay efecto fortalecedor del ácido.
AMORTIGUADORES Y AMORTIGUACIÓN
Las soluciones de ácidos débiles y sus bases conjugadas o viceversa, muestran el fenómeno de amortiguación. Es la tendencia de una solución a resistir un cambio en el pH después de añadir un ácido o base fuerte.
La molécula de agua tiene carácter tetraédrico, no regular. Los dos enlaces O-H se dirigen hacia 2 vértices del tetraedro y los e- no compartidos en los dos orbitales Híbridos sp3 ocupan los 2 restantes. El ángulo entre los OH es de 105 grados. Su carga eléctrica no está uniformemente distribuida. El lado del O opuesto a los hidrógenos es rico en electrones, y el de los H forman una carga positiva de protónes (dipolo). El amoniaco igual es un dipolo, siendo los ángulos de este de 107 grados.
ESTRUCTURA MACROMOLECULAR DEL AGUA
Las moléculas de agua tienen disposiciones altamente ordenadas. La capacidad de las moléculas de agua para asociarse entre sí (en sólidos y líquidos, resulta del carácter dipolar de las moléculas de agua). En estado sólido cada molécula de agua se asocia con otras cuatro.
ENLACES DE HIDRÓGENO
La acción electrostática recíproca entre el núcleo de H de una molécula de agua y el par de e- no compartidos de otra es el enlace de H. Son enlaces débiles. Los enlaces de H no se restringen al agua, se encuentran en muchos compuestos.
Disociación del Agua
Las moléculas de agua se disocian (ionizan) en H y OH: H2O <-----> [H+] + [OH-]
Los iones se están recombinando continuamente. En un instante es un ión, en otro es una molécula. 1g de H2O tiene 3.76x10 (22) moléculas. Se dice que la probabilidad de que un H sea un ión es de 0.01 (tiene una oportunidad en 100 de ser un ión y 99 oportunidades de 100 de estar en una molécula de agua). La probabilidad real es 1.8x10 (-9), es decir, que por cada ión en el agua, hay 1800 millones de moléculas de agua. La tendencia del agua a disociarse es:
K= [H+] [OH-]
[H2O]
PH
Sorensen lo define como el log negativo [H+] pH = -log [H+]
El agua pura a 25° C pH= - log 10 (-7) = -(-7)= 7.0, valores menores a 7 indican acidez y mayores a 7 indican alcalinidad.
Los ácidos son donadores de protones y las bases son aceptores de protones. Hay ácidos fuertes (se disocian completamente) y débiles (se disocian parcialmente).
EQUILIBRIOS PROTÓNICOS DE LOS GRUPOS FUNCIONALES
Comportamiento de la disociación y fuerza de los ácidos
Los grupos carboxilo, amígeno o fosfato secundario de la disociación de los ésteres fosfóricos tienen funciones ácidas o básicas débiles.
Nos referimos a la forma protonizada de un ácido como el ácido y a la no protonizada como si base conjugada. De manera semejante nos referimos a una base y su ácido conjugado.
La fuerza de ácidos y bases débiles se expresa cuantitativamente como sus constantes de disociación, esta expresa su tendencia a ionizarse.
Como los valores de K son exponenciales negativos, se expresa K como pK
pK= -log K
los ácidos más fuertes tienen valores mas bajos de pK
Cuando la especie asociada (protonizada) y la disociada (base conjugada) están presentes en igual concentración, la concentración de H es = K
O sea que el pK de un ácido es igual al pH en el cual las especies protonizadas y no protonizadas están en concentraciones iguales.
Efectos inductivos de los gpos vecinos sobre la fuerza de los ácidos
Los e- de un enlace covalente entre dos átomos disímiles se asocian con el átomo más electronegativo, dando un dipolo. Los factores que incrementan la densidad de e- sobre el carboxilo del cual deben disociarse el protón, obstaculiza su separación teniendo un efecto debilitador del ácido. Si algo decrece la densidad electrónica, hay efecto fortalecedor del ácido.
AMORTIGUADORES Y AMORTIGUACIÓN
Las soluciones de ácidos débiles y sus bases conjugadas o viceversa, muestran el fenómeno de amortiguación. Es la tendencia de una solución a resistir un cambio en el pH después de añadir un ácido o base fuerte.
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