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INTRODUCION

El agua es el componente que aparece con mayor abundancia en la superficie

terrestre (cubre cerca del 71% de la corteza de la Tierra). Forma los océanos, losríos y las lluvias, además de ser parte constituyente de todos los organismosvivos. La circulación del agua en los ecosistemas se produce a través de un cicloque consiste en la evaporación o transpiración, la precipitación y eldesplazamiento hacia el mar.

Agua H2O

La molécula de agua está compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno unidospor un enlace covalente. Es decir, los dos átomos de hidrógeno y el de oxígeno se unencompartiendo electrones. Su fórmula es H2O, Se trata de un líquido inodoro (sin olor), insípido (sinsabor) e incoloro (sin color), aunque también puede hallarse en estado sólido (cuando se conocecomo hielo) o en estado gaseoso ( vapor).

Estructura y propiedades del agua

La molécula de agua está formada por dos átomos de H unidos a un átomo de O por medio dedos enlaces covalentes. El ángulo entre los enlaces H-O-H es de 104'5º. El oxígeno es máselectronegativo que el hidrógeno y atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace.

El resultado es que la molécula de agua aunque tiene una carga total neutra (igual número deprotones que de electrones ), presenta una distribución asimétrica de sus electrones, lo que laconvierte en una molécula polar, alrededor del oxígeno se concentra una densidad de carganegativa , mientras que los núcleos de hidrógeno quedan parcialmente desprovistos de suselectrones y manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva.

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Por ello se dan interacciones dipolo-dipolo entre las propias moléculas de agua, formándoseenlaces por puentes de hidrógeno, la carga parcial negativa del oxígeno de una moléculaejerce atracción electrostática sobre las cargas parciales positivas de los átomos de hidrógenode otras moléculas adyacentes.

 Aunque son uniones débiles, el hecho de que alrededor de cada molécula de agua sedispongan otras cuatro molécula unidas por puentes de hidrógeno permite que se forme en elagua (líquida o sólida) una estructura de tipo reticular, responsable en gran parte de sucomportamiento anómalo y de la peculiaridad de sus propiedades fisicoquímicas.

Puentes de hidrogeno en el agua

Los puentes de Hidrógeno, se forman por átomos de Hidrógeno localizados entre átomoselectronegativos. Cuando un átomo de Hidrógeno está unido covalentemente, a una átomoelectronegativo, ej. Oxígeno o Nitrógeno, asume una densidad (d) de carga positiva, debido ala elevada electronegatividad del átomo vecino. Esta deficiencia parcial en electrones, hace alos átomos de Hidrógeno susceptibles de atracción por los electrones no compartidos en losátomos de Oxígeno o Nitrógeno

Puentes de hidrogeno

El puente de hidrógeno es un enlace que se establece entre moléculas capaces de generarcargas parciales. El agua, es la sustancia en donde los puentes de hidrógeno son másefectivos, en su molécula, los electrones que intervienen en sus enlaces, están más cerca deloxígeno que de los hidrógenos y por esto se generan dos cargas parciales negativas en elextremo donde está el oxígeno y dos cargas parciales positivas en el extremo donde seencuentran los hidrógenos. La presencia de cargas parciales positivas y negativas hace que lasmoléculas de agua se comporten como imanes en los que las partes con carga parcial positivaatraen a las partes con cargas parciales negativas. De tal suerte que una sola molécula deagua puede unirse a otras 4 moléculas de agua a través de 4 puentes de hidrógeno. Esta

característica es la que hace al agua un líquido muy especial.

Propiedades Físicas Del Agua

1) Estado físico: sólida, liquida y gaseosa2) Color : incolora3) Sabor: insípida

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4) Olor: inodoro5) Densidad: 1 g./c.c. a 4°C6) Punto de congelación: 0°C7) Punto de ebullición: 100°C8) Presión critica: 217,5 atm. 

9) Temperatura critica: 374°C

Propiedades Químicas del Agua

1)Reacciona con los óxidos ácidos2)Reacciona con los óxidos básicos3)Reacciona con los metales4)Reacciona con los no metales5)Se une en las sales formando hidratos

1)Los anhídridos u óxidos ácidos reaccionan con el agua y forman ácidos oxácidos.2) Los óxidos de los metales u óxidos básicos reaccionan con el agua para formar hidróxidos.Muchos óxidos no se disuelven en el agua, pero los óxidos de los metales activos se combinancon gran facilidad.3) Algunos metales descomponen el agua en frío y otros lo hacían a temperatura elevada.4)El agua reacciona con los no metales, sobre todo con los halógenos, por ej: Haciendo pasarcarbón al rojo sobre el agua se descompone y se forma una mezcla de monóxido de carbono ehidrógeno (gas de agua).5)El agua forma combinaciones complejas con algunas sales, denominándose hidratos.En algunos casos los hidratos pierden agua de cristalización cambiando de aspecto, y se diceque son eflorescentes, como le sucede al sulfato cúprico, que cuando está hidratado es de

color azul, pero por pérdida de agua se transforma en sulfato cúprico anhidro de color blanco.Ionización del agua

Una de las propiedades más importantes propiedades del agua es su capacidad para actuarcomo un ácido o como una base, i,e, de funcionar como una moléculaanfiprótica (delgriego anfi, ambos). Solo las moléculas o iones anfipróticos pueden sufrir autoprotolisis. Enpresencia de un ácido el agua actúa como base, mientras que en presencia de una base elagua actúa como un ácido. No es sorprendente por lo tanto que en agua pura una moléculapueda donar un protón a otra en una reacción el la cual el agua actúa tanto como ácido comobase al mismo tiempo. Así, el agua pura se encuentra autoionizada (autoprotolisis) en unapequeñísima proporción según el proceso reversible:

En una reacción de transferencia de un protón desde una molécula de agua otra; el iónoxonio , cuando está solvatado (en disolución acuosa, hidratado) se llama iónhidronio . La reacción se puede escribir de forma sencilla utilizando la concentraciónde iones hidrógeno

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La constante de equilibrio para este equilibrio químico a una determinada temperatura es:

Teniendo en cuenta que la concentración molar  del agua puraes (calculada a partir de su densidad y masa molar 

 , mientras que la concentración de ioneshidrógeno, a la temperatura estándar de es solo de , es decir una cantidaddespreciable frente a 55.5 M se puede considerar que la molaridad del agua es una constanteque puede ser incorporada en una constante “mayor” que incluya también a y que esconocida como producto iónico del agua, . El valor de (elsubíndice proviene de water palabra en inglés que significa agua) se calcula teniendo encuenta que las mediadas experimentales de la extensión de la disociación de las moléculas deagua las cuales muestran que la concentración de (en forma de iones hidronio) en agua

pura es de M a 25 ºC. Ya que la reacción de disociación del agua produce igualconcentración de iones que iones hidroxilo la concentración molar de en aguapura será también de a 25 ºC. Esto es:

a 25 ºC

Luego:

Producto iónico del agua

Este valor se mantiene constante, siempre que la temperatura sea de 25 ºC , no importa que

otras sustancias estén presentes en la disolución.La relación entre las moléculas de agua disociadas frente a las no disociadas esaproximadamente de 2 a , un número muy pequeño:

/

Hay dos aspectos importantes en la dinámica del equilibrio de la disociación del agua. Primero,las reacciones directa y reversa son rápidas; las moléculas de , iones y seinterconvierten rápidamente por transferencia protónica de una especie a otra. Segundo laposición del equilibrio está desplazado hacia la izquierda de la ecuación según está escrita, encualquier instante dado solo una pequeña fracción de las moléculas de agua están disociadas

en y . La vasta mayoría de las moléculas de agua están sin disociar. Así se puede distinguir las soluciones acuosas como ácidas, neutras y básicas por los valoresrelativos de la concentración de iones (oxonio) hidronios y iones hidroxilo , esto es:

 Ácida:

Neutra:

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 Básica:

Una disolución se considera neutra cuando ; ácida cuando y básica

cuando la . Por otra parte las correspondientes concentraciones del iónhidróxido se pueden calcular fácilmente mediante el producto iónico del agua.

Concepto y escala de pH

La acidez de una disolución está determinada por la concentración de iones hidronios .Pero las concentraciones de iones hidronios en las disoluciones pueden cubrir un intervaloenorme. Desde una disolución de 1M de hasta otra de 1M de , la variación es deuno a cien billones. Por otra parte, se trata de números muy pequeños que tiene que serexpresados como potencias negativas de 10, de manejo poco práctico.

Con el fin de expresar estas concentraciones de una forma más sencilla que evitase manejar

potencias negativas, el químico danés S.P. L. Sörensen (1868-1939) introdujo en 1909 elconcepto de que se define como el logaritmo decimal cambiado de la concentración deiones hidrónio:

o expresado simplemete:

El símbolo proviene de la expresión francesa puissance d’hydrogène ( “potencial dehidrógeno”) , puesto que el  es función lineal del potencial electroquímico de la disolución

medido a través de un electrodo especial llamado electrodo de hidrógeno.Es evidente que la definición se puede deducir fácilmente que la igualdad

 Así una disolución será:

Neutra cuando su

Esto es

 Ácida cuando sea inferior a 7,Básica cuando sea superior a 7.

Debido a que la escala de pH es logarítmica (no aritmética) el pH cambia en una unidadcuando la concentración de cambia por un factor de 10, por 2 unidades cuandode cambia por un factor de 100, y por 6 unidades cuando la concentración de

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comparando las cantidades de ácido clorhídrico necesario para cambiar el pH de unapiscina. Se necesitaría solo 100 ml de una solución de para cambiar el pH del aguade la piscina de 7 a 6, pero se necesitarían 10000 litros de esa misma solución para cambiar elpH de la piscina 7 a 1.

Para que tenga un valor práctico, la escala ordinaria de pH se establece convencionalmente enun extremo muy básico representado por una disolución de ¡M de hidróaxido sódico , alque correspondería un , y un extremo muy ácido ejemplificado en una disolución de1M de ácido clorhídrico , cuyo

 Análogamente se define el como

Si se toman logaritmos en los dos miembros del producto iónico del agua, se llega a la relación:

Una importante relación que ayuda bastante en los cálculos sobre problemas de sistemasácido-base.

Soluciones electrolíticas

Las soluciones de electrolitos tienen propiedades coligativas con valores mayores que loscorrespondientes a su concentración molar. Los electrolitos son sustancias que en soluciónacuosa o como sales fundidas conducen la corriente eléctrica. Pueden ser ácidos, HCl, H2SO4,CH3COOH, bases NaOH, Ba(OH)2, NH4OH o sales CH3COONa, NaCl (la sal conduce a 802°C porque se funde) Además, las reacciones de los electrolitos son más rá- pidas que las deotros reactivos. Los electrolitos en solución, se dividen en iones de signo contrario, la carga decada ión es igual a su valencia y el número total de cargas positivas y negativas en la soluciónson iguales. En los compuestos iónicos los iones existen en todo momento, aún en estadosólido, por eso, cuando se funden los cristales iónicos, los iones también quedan libres paraconducir la corriente. Al disolverse en agua los iones se separan de la red cristalina y, sehidratan, son rodeados por moléculas de agua, entonces cada ión queda como una partículaindividual. Ión negativo Ión positivo Figura 2. Hidratación de iones en agua Por otro lado, ladisociación de compuestos covalentes implica una reacción con el solvente. Algunoscompuestos covalentes tienen enlaces fuertemente polares, como el enlace O-H del radicalcarboxilo o el H-Cl del Cloruro de Hidrógeno; cuando estos enlaces entran en contacto con elagua, la polaridad de esta basta para arrancar el protón del Hidrógeno, sin su electrón, dandolugar a la liberación de partículas cargadas, el protón positivo y el carboxilato o cloruronegativos. En ambos casos se forman iones en la solución y esto permite al electrolito conducirla corriente eléctrica. Cuando existe una diferencia de potencial eléctrico, los cationes positivosse mueven hacia el cá- todo (electrodo negativo) y los aniones negativos hacia el ánodo(electrodo positivo) Al llegar a los electrodos los iones reaccionan cediendo electrones (losaniones) o ganándolos (los cationes) para de esta manera conducir la electricidad.

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 Cada electrolito tiene una disociación distinta, excepto a dilución infinita, cuando todos estántotalmente disociados. Según el grado de disociación que presentan, los electrolitos se dividenen fuertes y débiles. Un electrolito es fuerte cuando en solución se encuentra completamentedisociado, mientras que un electrolito es débil cuando sólo está parcialmente disociado. Los

electrolitos fuertes son los ácidos y bases minerales, con excepción de los ácidos fosfórico ycarbónico, y las sales tanto de ácidos minerales como orgánicos. Son electrolitos débiles losácidos carboxílicos y las bases orgánicas.

IONIZACIÓN DEL AGUA Kw y pH

El agua pura tiene la capacidad de disociarse en iones, por lo que en realidad se puedeconsiderar una mezcla de:

 Agua molecular (H2O )

Protones hidratados (H3O+ ) e

Iones hidroxilo (OH-)

En realidad esta disociación es muy débil en el agua pura, y así el producto iónico del agua a25: es

Este producto iónico es constante. Como en el agua pura la concentración de hidrogeniones y

de hidroxilos es la misma, significa que la concentración de hidrogeniones es de 1 x 10-7. Parasimplificar los cálculos Sorensen ideó expresar dichas concentraciones utilizando logaritmos, yasí definió el pH como el logaritmo cambiado de signo de la concentración de hidrogeniones.Según ésto:

Disolución neutra pH = 7

Disolución ácida pH < 7

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Disolución básica pH > 7

En siguiente figura se señala el pH de algunas soluciones. En general hay que decir que la vidase desarrolla a valores de pH próximos a la neutralidad.

Los organismos vivos no soportan variaciones del pH mayores de unas décimas de unidad ypor eso han desarrollado a lo largo de la evolución sistemas de tampón o buffer, que mantienenel pH constante mediante mecanismos homeostáticos. Los sistemas tampón consisten enun par ácido-base conjugada que actúan como dador y aceptor de protones respectivamente.

El tampón bicarbonato es común en los líquidos intercelulares, mantiene el pH en valorespróximos a 7,4, gracias al equilibrio entre el ión bicarbonato y el ácido carbónico, que a su vezse disocia en dióxido de carbono y agua:

Si aumenta la concentración de hidrogeniones en el medio por cualquier proceso químico, elequilibrio se desplaza a la derecha y se elimina al exterior el exceso de CO2 producido. Si porel contrario disminuye la concentración de hidrogeniones del medio, el equilibrio se desplaza ala izquierda, para lo cual se toma CO2 del medio exterior.

Los ácidos fuertes se disocian completamente, cuando se disuelven en agua. Ejemplos:

H2SO4,HCl, HNO3, HClO4. Ka = ∞ 

pH = -log [H+]=-log[Ac. Fuerte]

Los ácidos de fuerza media se disocian parcialmente, sus constantes de acidez o dedisociación son mayores a 1 x 10-3 aproximadamente.

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Los ácidos débiles: No se disocian completamente. Entre más pequeña es la constante deacidez (Ka), más débil es la acidez. Son ácidos débiles aquellos que tienen constantes deacidez menores o iguales a 1x10-3

Base: sustancia capaz de donar iones OH-. Bases fuertes: se disocian al 100%, dona todos susOH-. Son las bases de los metales alcalinos y alcalinotérreos como NaOH, KOH, Ba(OH)2,Ca(OH)2. Kb = ∞ 

pH = 14 + log [OH-].

Bases débiles: No se disocian completamente.

Base conjugada de un ácido de Bronsted: es la especie que resulta cuando el ácido pierde unprotón.• Ácido conjugado: es el producto de la adición de un protón con una base de  Bronsted.

 A un ácido muy fuerte le corresponde una base conjugada muy débil. A una base muy fuerte lecorresponde un ácido conjugado muy débil.Relación entre la constante de acidez de un ácido y la constante de basicidad de su base

conjugada.

Las soluciones electrolíticas presentan comportamiento anómalo con relación a suspropiedades coligativas; soluciones acuosas de diferentes electrolitos a la misma molalidadejercen un efecto mayor que el que corresponde a su concentración molal.

MEDIDA DEL pH

Para medir el pH de una disolución podemos emplear dos métodos, en función de la precisión con qu

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ácido acético y acetato de sodio ( HC2H3O2 + NaC2H3O2) o hidroxido de amonio y cloruro deamonio(NH4OH + NH4Cl)

Como preparar una solución amortiguadora.

1Usa la multiplicacion de la molaridad de la solución final y su volumen para determinar losmoles de base requeridos. Por ejemplo, si 2 litros de una solución 0,1 M son requeridos parauna solución de amortiguador Tris, el número de moles de Tris requeridos es: 0.1 moles/litros x2 litros = 0.2 moles Tris base

2Calcula la masa de buffer requerida multiplicando el número de moles necesitados por el pesomolecular de la base. Por ejemplo, la masa de 0.2 moles de base Tris equivale a: 0.2 molesTris x 121,1 g/mol Tris = 24,22 g Tris

3Mide la masa apropiada de base en una balanza. 

4Disuelve la base en agua destilada usando una barra magnética para agitar y un calentador

eléctrico para agitar. Disuélvela en un volumen de agua apenas menor al volumen de lasolución final (959 a 975 ml por cada litro de solución final). El pH del amortiguador Tris cambiacon la concentración y necesita reajustes si se usa un volumen inicial muy pequeño. Tambiénes conveniente preparar el buffer a la misma temperatura a la que será utilizado durante elensayo o experimento, ya que el Tris posee una gran dependencia de cambios de temperaturaen pH. 

5Titula la solución acuosa de solución Tris con 1 M de ácido clorhídrico usando un medidor depH. 

6Lleva la solución a su volumen final usando agua destilada en un matraz aforado.  

Presión osmótica

La presión osmótica puede definirse como la presión que se debe aplicar a una solución para

detener el flujo neto de disolvente a través de una membrana semipermeable.1 La presión

osmótica es una de las cuatro propiedades coligativas de las soluciones(dependen del número

de partículas en disolución, sin importar su naturaleza). Se trata de una de las características

principales a tener en cuenta en las relaciones de los líquidos que constituyen el medio interno

de los seres vivos, ya que la membrana plasmáticar egula la entrada y salida de soluto al medio

extracelular que la rodea, ejerciendo de barrera de control.

Cuando dos soluciones se ponen en contacto a través de una membrana semipermeable(membrana que deja pasar las moléculasde disolvente pero no las de los solutos), las

moléculas de disolvente se difunden, pasando habitualmente desde la solución con menor

concentración de solutos a la de mayor concentración. Este fenómeno recibe el nombre

de ósmosis, palabra que deriva delgriego osmos, que significa "impulso".2  Al suceder la

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ósmosis, se crea una diferencia de presión en ambos lados de la membrana semipermeable: la

presión osmótica.

OSMOLARIDAD

El término osmolaridad no forma parte del diccionario elaborado por la Real Academia

Española (RAE). Su uso, sin embargo, es habitual en diversos ámbitos de la  medicina, 

la biología y la farmacéutica.

Se conoce como osmolaridad a la medida que expresa el

nivel de concentración de los componentes de diversas

disoluciones. El concepto deriva de la presión

osmótica que cambia en las células del organismo cuando

se introduce la disolución en cuestión.

Existen diversos tipos de osmolaridad. Así, por ejemplo,

está la llamada osmolaridad de la orina, que es la prueba que tiene como objetivo analizar la

concentración de partículas que hay en la orina, concretamente por litros de solución.

Por otro lado, nos encontramos con la osmolaridad plasmática o sanguínea. ¿Qué es? Un

examen que tienen como fin conocer la concentración molar de las partículas que están activas

osmóticamente hablando en lo que es un litro de plasma.

Ejemplos de osmolaridad

La osmolaridad normal de los fluidos corporales por litro de solución, es similar a una solución

al 0,9% de NaCl. 

Una solución o disolución de NaCl y nitrato 0,1 M daría 0,1 moles de Na + y 0,1 moles de Cl – porlitro, siendo su osmolaridad 0,2. Si esa disolución se inyecta a un paciente sus células

absorberían agua hasta que se alcanzase el equilibrio, provocando una variación en la presión

sanguínea. 

Osmolaridad sanguínea (mOsm/L) = 2 Na+ + k + Glucemia (mg/dL)/18 + BUN (mg/dl)/2,8

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Conclusión  A través de este trabajo, aprendimos que el agua es el compuesto más abundante en lanaturaleza. Cada molécula está formada por un átomo de oxigeno y dos de hidrógeno, unidospor enlaces covalentes polares que forman entre sí un ángulo de 105º.

El agua constituye un 70% de nuestro cuerpo. Además es insípida, incolora e inodora y es unrecurso renovable en peligro por culpa de la actividad humana, ya que toda agua pura procedede la lluvia.La contaminación puntualmente es la que procede de fuentes localizadas y es controladamediante plantas depuradoras. Pero ninguna medida de control será efectiva, sino vaacompañada de disposiciones destinadas a reducir la cantidad de residuos y a reciclar todo loque se pueda. Por esto es importante concientizar a la población para que cuide nuestrorecurso, ya que existe desde tiempos prehistóricos y el hombre siempre se ha establecido

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cerca de lugares de fácil abastecimiento de agua, porque esta es una necesidad básica para eldesarrollo de la vida y hay que mantenerla incolora, insípida e inodora De lo contrario (si elagua estuviera contaminada y no presentara las características anteriormente mencionadas)provocaría enfermedades como diarrea aguda, lesiones en el hígado y en los riñones, etc. Y nosolamente a los humanos, sino que también a los animales al ingerirla y a las planta al

absorberla.

Bibliografía

  Química General. Brown-Le May.  Enciclopedia Microsoft Encarta 2002  Enciclopedia Visor  Química General. Raymond Chang  Bioquímica de devlin  Bioquímica de harper