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LA QUIMICA DETRAS DEL AGUA, McKee, T., McKee, J. R., Araiza Martínez, M. E…
LA QUIMICA DETRAS DEL AGUA
Estructura molecular del agua
2 átomos de H y uno de O H2O
Forma geométrica tetraédrica
Por su hibridación sp3
El O unido a H
Enlace covalente sencillo
Polar
O electronegativo > H
Enlace de hidrógeno o puente de hidrógeno
Átomos electronegativos de oxígeno de dos moléculas compiten por el mismo átomo de hidrógeno
Tiene carácter
Electrostático
Dos cargas opuestas parciales(moléculas polares)o completas (iones o moléculas con carga)
Covalente
Distribución compartida de electrones
Superposición o mezcla de orbitales
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Ángulo de enlace de 104.5 grados
Cargas separadas
Dipolos
Flexionada
Enlaces no covalentes
Características
Son electrostáticas
Entre el núcleo positivo de un átomo y las nubes electrónicas negativas de un átomo cercano
Débiles
Rompen con facilidad
Estabilizan macromoléculas
Tipos
Fuerza de van der Waals
Débiles
Biomoléculas que contienen dipolos se aproximan entre si o un dipolo inducible
Radio de van de Waals
La atracción entre moléculas es máxima a una cierta distancia
3 tipos
Dipolo-dipolo inducido
Dipolo inducido-dipolo inducido
Son las más débiles
Dipolo-dipolo
Ej enlaces de hidrógeno
Son las más fuertes
Enlace de hidrógeno
Cada par de electrones sin compartir del oxígeno puede generar una atracción electrostática débil a un átomo de H
Características
Direccionalidad
No son fuertes (alrededor de 20 kj/mol)
La energía para romperlos explica
Calor de evaporación
Capacidad calorífica
Valores altos de ebullición y fusión
Iónicas
Cargas opuestas se atraen
Cargas similares se repelen
Fuerza de repulsión
Especies cargadas de forma semejante se aproximan
Importancia
Catálisis enzimática
Reconocimiento molecular
Plegamiento de proteínas
Propiedades térmicas del agua
Líquido a temperatura ambiente
Funde a 0°C y hierve a más de 100°C
El número máximo de hidrógeno se forma cuando el agua se congela
Calor de evaporación
Energía requerida para evaporar un mol de un líquido bajo 1 atm
Capacidad calorífica
Energía que debe añadirse para cambiar la temperatura de un grado C
Propiedades disolventes
Disolvente biológico ideal
Moléculas hidrófilas
Facilidad de absorber agua
Al hidratarse los iones
Reduce la fuerza de atracción
Forma
Esferas de solvatación
Alrededor de iones positivos y de los negativos se forman capas de moléculas de agua
Constante dieléctrica
Capacidad de un disolvente para reducir la atracción electrostática entre las cargas
Agua estructurada
Numerosas capas de agua cubren el espacio entre macromoléculas adyacentes
Movimiento perpetuo
Reconfigura de manera constante
Proporciona flexibilidad y estabilidad
Transiciones sol-gel
Gel
Mezcla coloidal
Su estabilidad dado por
Longitud del polímero
Enlaces cruzados
Continuidad de agua absorbida
De mayor a menor rigidez
Moléculas hidrófobas y efecto hidrofóbico
Excluye pequeñas cantidades de sustancias apolares mezclados con el agua
Con aversión por el agua
Moléculas anfipáticas
Contiene grupos polares y apolares
Forma estructuras llamadas micelas
Cabezas polares
Cargadas y contacto con el agua
Colas
Presión osmótica
Osmosis
movimiento de un disolvente a través de una membrana semipermeable
Presión osmótica
Presión para detener el flujo de agua
Medida por un osmómetro
Osmolaridad
Es la concentración de una disolución
Expresarse en osmoles/litro
Ionización del agua
Capacidad limitada de ionización para formar un protón o un ion hidrogeno (H+) y un ion hidróxido (OH-)
Representadas con H+
Ion hidronio
Un protón que se combina con una molécula de agua para formar H3O+
H+=OH- es neutra, exceso de H+ es ácida,Mas OH- son básicas
Ácidos, bases y PH
Ácidos
Donante de protones
Ácidos débiles
Los ácidos orgánicos no se disocian en agua en su totalidad
Bases
Aceptador de electrones
Base débiles
Contienen grupo amino
Base conjugada
Perdió electrones en la reacción de disociación
PH
Concentración de iones de hidrogeno H+
7 es neutro, menor es acida y mayor acida
Amortiguadores
Ayuda a mantener una concentración de iones de hidrógeno constantes
Principio de Le Chatelier
Si una reacción en equilibrio es sometida a fuerza el equilibrio se desplazara en dirección que contrarreste dicha fuerza
Capacidad amortiguadora
Factores
La concentración molar del par ácido-base conjugada
Cociente de sus concentraciones
Ecuación de Henderson-Hasselbach
Ácidos débiles con mas de un grupo ionizables
Puedan donar mas de un ion de hidrogeno
Amortiguadores fisiologicos
Fosfato
Importante en los líquidos intracelulares
Proteínas
Ejemplos hemoglobina y albúmina sérica
Bicarbonato
Cuando hay grandes cantidades de HCO3 el riñón excreta bicarbonato
Importancia en la sangre
McKee, T., McKee, J. R., Araiza Martínez, M. E., & Hurtado Chong, A. (2014). Bioquímica: Las bases moleculares de la vida (5a.ed.--.). México D.F.: Mc Graw-Hill.