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TEMA 2: El Agua
El Agua. Concepto y estructura química: El agua es una sustancia (compuesto químico) muy estable, formado por dos átomos de hidrógeno unidos a través de un enlace covalente con un átomo de oxígeno (H 2 O). El agua de los mares, es agua salada con materias sólidas disueltas: cloruro de sodio, potasio, magnesio y calcio. El agua forma parte de la vida misma, pues todos los seres vivos tienen en su composición, un alto contenido de agua. Es uno de los tantos recursos naturales renovables que nos proporciona la naturaleza y la usamos todos los días en forma individual, en la vida cotidiana en nuestra familia y en la sociedad, para nuestro consumo, aseo, uso doméstico e industrial.
Propiedades:
Es un líquido inodoro, insípido e incoloro, aunque cuando se concentra en grandes masas tiene cierto color azul. Puede existir en la naturaleza en los tres estados de agregación de la materia, líquida, sólida y gaseosa. Posee un elevado punto de ebullición (100°C). Tiene elevado calor de vaporización, hace que sea un medio ideal para que las reacciones exotérmicas ocurran sin daño para el organismo, y para disipar calor comportándose como termorregulador, por ejemplo, en la sudoración. Tiene un punto de fusión a 0°C. En el agua líquida, cada molécula está asociada por puentes de hidrógenos a otras cuatro moléculas de agua; en el agua sólida o hielo estos enlaces son rígidos y permanentes. Polaridad : Las moléculas de agua son muy polares, puesto que hay una gran diferencia de electronegatividad entre el hidrógeno y el oxígeno. Capacidad Calórica : El agua posee una capacidad calorífica muy elevada, es superior a la de cualquier otro líquido o sólido, siendo su calor específico de 1 cal/°C.g, esto significa que una masa de agua puede absorber o desprender grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas cambios de temperatura. Interacciones Hidrofóbicas : Comúnmente se dice que una sustancia es hidrofóbica cuando no es miscible con el agua. Desde el punto de vista químico, las moléculas de la sustancia hidrofóbica no son capaces de interactuar con las moléculas de agua. Interacciones Hidrolíticas : Se refieren a las interacciones que tienen la habilidad de producir hidrólisis. Tienen la capacidad de crear una reacción química entre una molécula de agua y otra molécula, en la cual la molécula de agua se divide y sus átomos pasan a formar parte de otra especie química.
Funciones :
La función principal del agua es el de limpiar. Su uso externo e interno es de gran beneficio. El cuerpo esta compuesto de más del 50% de agua. Sí perdemos solamente el 10% de agua no vemos en gran peligro. Igualmente las funciones y los beneficios del agua son muchos, entre ellos tenemos que el agua es el “solvente universal” en ella son transformados la mayoría de los nutrientes y sustancias necesarias para el buen funcionamiento celular.
Es desintoxicante, los residuos generados durante el metabolismo de las proteínas, se disuelven en la sangre y son removidos antes de que se acumulen en concentraciones tóxicas. El trabajo de los riñones consiste en filtrar esos residuos de la sangre y excretarlos, mezclados con el agua formando la orina.
Es amortiguadora, básicamente de las articulaciones, ya que de hecho protege de traumatismos. A parte de ser lubricante del aparato digestivo y de todos los tejidos que son protegidos por mucosas, evitando fricción entre ellos. Es termo reguladora, porque regula la temperatura corporal mediante la transpiración, que se traduce en el refrigerante del cuerpo. Es vital e indispensable para mantener una buena piel. Provoca intercambio gaseoso en los alveolos pulmonares, sacando el aire pobre en el oxígeno resultante de las combustiones energéticas, junto con el vapor de agua.
Es activadora del metabolismo, ya que beber líquido en abundancia favorece el aumento del gasto metabólico, es decir beber 2 litros de agua por día puede llegar a producir un incremento del gasto calórico de alrededor de 30 a 60 calorías. Es diurética bebiendo agua en cantidades, los riñones funcionan mejor, evitando retención de líquidos. Es laxante al formar parte de la materia fecal y aumentar su volumen, los movimientos intestinales se ven estimulados previniendo enfermedades como el estreñimiento y las hemorroides.
Al igual, ayuda en el proceso de la digestión, es agente que conduce nutrición a las células y aleja las impurezas, es importante para el sistema de filtración del cuerpo, como lo son los riñones, es el soporte o medio donde ocurren las reacciones metabólicas, da flexibilidad y elasticidad a los tejidos y puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo, aportando hidrogeniones o hidroxilos al medio. Entre otros…
Electrolito y No Electrolito :
Un electrolito o electrólito es cualquier sustancia que contiene iones libres, los que se comportan como un medio conductor eléctrico. Los electrólitos son minerales presentes en la sangre y otros líquidos corporales que llevan una carga eléctrica. Ellos afectan la cantidad de agua en el cuerpo, la acidez de la sangre (el pH), la actividad muscular y otros procesos importantes resaltando que son sumamente necesarios para las funciones de los nervios y los músculos. Usted pierde electrolitos cuando suda y debe reponerlos tomando
El agua contenida en el compartimiento intracelular equivale al 70% del agua total en el organismo, y en el compartimiento extracelular equivale al 30% del agua total.
Esta agua del exterior celular es 7% agua plasmática (plasma sanguínea) y 23% agua intersticial. En cambio en el compartimiento intracelular solo hay agua libre y agua líquida.
Con respecto al peso corporal, se puede decir que el agua extracelular es el 20% del peso corporal y el agua intracelular es el 40% del peso corporal. A su vez, el agua extracelular está distribuida en dos compartimientos: el Intravascular , formado por el volumen contenido dentro del árbol vascular y el Intersticial , el comprendido entre las membranas celulares, por un lado, y la pared de arterias, venas y capilares, por el otro.
Fuentes de ingreso de agua al organismo :
- El agua en líquidos : como la leche, las sopas y las bebidas.
- El agua misma : Esta debería compensar cualquier diferencia entre la absorción y la eliminación.
- El agua en forma de alimentos sólidos : Hortalizas y fruta, por ejemplo, tienen un alto contenido de agua.
- El agua producida durante el metabolismo : Al quemar u oxidar en las células los hidratos de carbono, grasas y proteínas.
Vías normales de pérdida de agua en el organismo :
- Por la piel : En forma de transpiración (sudoración), ésta puede ser sensible (que se puede ver el sudor) y pérdida insensible (o invisible).
- A través de los pulmones : en forma de vapor de agua en el aire expirado.
- Por medio de los riñones : en forma de orina.
- Por los intestinos : en las heces fecales.
Balance Hídrico: Es el equilibrio entre todos los recursos hídricos que ingresan al organismo y los que salen del mismo, en un intervalo de tiempo determinado. Ingestión: Excreción: Bebidas 1300ml Respiración 500ml Alimentos 900ml Transpiración 700ml Oxidación Metabólica 500ml Orina 1400ml Heces 100ml
1. Ionización del Agua: El agua pura es un electrolito débil que se disocia en muy baja proporción en sus iones hidronio o hidrógeno H 3 O+^ (también escrito como H+) e hidróxilo OH–^. Dos moléculas
polares de agua pueden ionizarse debido a las fuerzas de atracción por puentes de hidrógeno que se establecen entre ellas. Al producto de la concentración de iones hidroxonio o hidronio (H 3 O+) por la concentración de iones hidróxido o hidroxilo (OH−) se le denomina producto iónico del agua y se representa como Kw. Las concentraciones de los iones H+^ y OH–^ se expresan en moles/litro (molaridad). Este producto tiene un valor constante igual a 10−^14 a 25º C. Debido a que en el agua pura por cada ion hidronio (o ion hidrógeno) hay un ion hidróxido (o hidroxilo), la concentración es la misma. Las concentraciones de hidronios (también llamada de protones) (H+) y de hidroxilos (OH–^ ) son inversamente proporcionales; es decir, para que el valor de la constante de disociación se mantenga como tal, el aumento de una de las concentraciones implica la disminución de la otra.
La ionización del agua tiene una importancia biológica inmensa pues éste regula el metabolismo y es el garante de su buen funcionamiento.
2. Ácido y Bases, según Bronsted y Lowry: La teoría de Bronsted-Lowry describe el comportamiento de ácidos y bases, resaltando el concepto de pH y su importancia en los procesos químicos, biológicos y ambientales debido a que ayuda a entender por que un ácido o base fuerte desplazan a otro ácido o base débil de sus compuestos, contemplando a las reacciones ácido-base como una competencia por los protones.
Un ácido de Bronsted-Lowry se define como cualquier sustancia que tenga la capacidad de perder, o “donar un protón” o hidrogenión [H+].
Una base de Bronsted-Lowry es una sustancia capaz de ganar o “aceptar un protón” o hidrogenión [H+].
Así, bajo el concepto de Bronsted-Lowry, ácido es sinónimo de donador del hidrogenión [H+], mientras que la base significa un aceptor del hidrogenión [H+].
La reacción ácido-base es aquella en la que el ácido transfiere un protón a una base. El amoníaco recibe un protón del cloruro de hidrógeno y se comporta como una base de Bronsted-Lowry mientras que el cloruro de hidrógeno al donar el protón se comporta como un ácido de Bronsted-Lowry. Para que una sustancia actúe como un ácido de Bronsted- Lowry es necesario que el hidrógeno esté unido a un átomo más electronegativo que el. De la misma forma, para que una sustancia actúe como base de Bronsted-Lowry es indispensable que tenga un par de electrones no compartidos con el cual pueda establecerse el enlace covalente con el protón.
En el organismo por ejemplo el transporte de oxígeno en la sangre se efectúa a un pH ligeramente alcalino de 7.4, la saliva es de grado neutro de 7.0 y los jugos gástricos son ácidos de 2.0.
principal objetivo disminuir el pH del bolo alimenticio (actúa como solución amortiguadora) y activar enzimas como la pepsina para que estas actúen sobre los alimentos, y en nutrición hay una dieta que es alcalina y consiste en el equilibrio del pH pues de lo contrario esto generaría gastritis y otras enfermedades.
4. Fórmula de Henderson-Hasselbalch:
Es una fórmula química que se utiliza para calcular el pH, de una solución buffer, o tampón, a partir del pKa (la constante de disociación del ácido) y de las concentraciones de equilibrio del ácido o base, del ácido o la base conjugada.
Donde:
pH: Medida de concentración de hidrogeniones.
pK: Constante de ionización.
[A-]: Base Conjugada
[AH]: Ácido Conjugado.
5. Buffer, tampones o amortiguadores:
Un tampón, buffer, solución amortiguadora o solución reguladora es la mezcla en concentraciones relativamente elevadas de un ácido débil y su base conjugada, es decir, sales hidrolíticamente activas. Tienen la propiedad de mantener estable el pH de una disolución frente a la adición de cantidades relativamente pequeñas de ácidos o bases fuertes. Este hecho es de vital importancia, ya que solamente un leve cambio en la concentración de hidrogeniones en la célula puede producir un paro en la actividad de las enzimas. Se puede entender esta propiedad como consecuencia del efecto ion común y las diferentes constantes de acidez o basicidad: una pequeña cantidad de ácido o base desplaza levemente el equilibrio ácido-base débil, lo cual tiene una consecuencia menor sobre el pH.
Los tampones mantienen la cantidad de ácidos y de bases en equilibrio en un determinado pH en el cual la actividad biológica de las proteínas, hormonas, enzimas, bombas de iones... sea óptima. En humanos, los valores compatibles con el mantenimiento de funciones vitales son de pH entre 6,8 y 7,8; siendo el intervalo de 7,35 a 7,45 el de normalidad. En concreto, podemos decir que cada líquido fisiológico tiene un nivel característico normal de pH: Sangre arterial: pH= 7,4. Sangre venosa: pH= 7,35. Líquido intersticial: pH= 7,35. Líquido intracelular: pH= 6 - 7,4. Orina: pH= 4,5 – 8. HCl gástrico: pH= 0,8.
Los tampones son los primeros responsables de mantener estos niveles de pH constantes aunque en el organismo se produzcan altas cantidades de ácidos debido al metabolismo. Así, los tampones son el primer nivel de defensa contra los cambios de pH. También contribuyen al equilibrio la regulación respiratoria (segunda línea de defensa) y la regulación renal (tercera línea de defensa). Cuando hay alteraciones debidas a enfermedades de los riñones, pulmones o por diabetes mellitus, el pH se ve alterado y se padece acidosis (pH<7,37) o alcalosis (pH>7,43).
