AGUA Y MINERALES AGUA Y MINERALES

Referencia: Ana C vallejo Galleguillos

Prof. Jean F Ruiz

Agua y mineralesAgua y minerales

• ImportanciaImportancia

• Estructura molecularEstructura molecular

• Propiedades quimicasPropiedades quimicas

• Tipos de aguaTipos de agua

IMPORTANCIA DEL AGUA IMPORTANCIA DEL AGUA PARA LOS SERES VIVOSPARA LOS SERES VIVOS

•   El agua es el líquido más abundante El agua es el líquido más abundante de la corteza.de la corteza.

• El agua es el componente más El agua es el componente más abundante en los medios orgánicos, abundante en los medios orgánicos, los seres vivos contienen por término los seres vivos contienen por término medio un 70% de agua.medio un 70% de agua.

• Se encuentra tanto dentro de la Se encuentra tanto dentro de la célula como fuera de ella.célula como fuera de ella.

•Contenido en agua de Contenido en agua de diferentes órganosdiferentes órganos

Cerebro.................85%Cerebro.................85%Sangre..................79%Sangre..................79%MúsculoMúsculo……..............75%..............75%Hígado..................70%Hígado..................70%

Cartílago................55%Cartílago................55%Huesos..................22%Huesos..................22%Dientes..................10%Dientes..................10%

Propiedades del aguaPropiedades del agua

• El agua no es un simple medio ni una El agua no es un simple medio ni una mera fase inerte, es un líquido muy mera fase inerte, es un líquido muy reaccionable. reaccionable.

• Interviene en muchas reacciones Interviene en muchas reacciones químicas, bien como reactivo o como químicas, bien como reactivo o como producto de la reacción.producto de la reacción.

• Es esencial para las reacciones Es esencial para las reacciones bioquímicas de los seres vivos, por ello bioquímicas de los seres vivos, por ello no es posible la vida en ausencia de no es posible la vida en ausencia de agua.agua.

ALGUNAS PROPIEDADES ALGUNAS PROPIEDADES DEL AGUADEL AGUA

• Masa Masa molecular.....................18 amumolecular.....................18 amu

• Punto de fusión........Punto de fusión....................................0ºC (a 1 atm)0ºC (a 1 atm)

• Punto de ebullición ................100ºC (a 1 Punto de ebullición ................100ºC (a 1 atm)atm)

• Densidad (a 4Densidad (a 4ººC)....................1 g/cm3C)....................1 g/cm3

• Densidad (Densidad (a a 00ººC).....................0.97 g/cm3C).....................0.97 g/cm3

Estructura química del agua:

-Formado por 2 átomos de hidrogeno (H) y uno de oxigeno (O) que estan unidos por un enlace covalente.

-Los enlaces entre el O y los H forman un ángulo de 104.5°.

-En el agua se pueden encontrar los iones H3O+ y OH- debido a la disociación de algunas moléculas.

Estructura química del agua:

-Formado por 2 átomos de hidrogeno (H) y uno de oxigeno (O) que estan unidos por un enlace covalente.

-Los enlaces entre el O y los H forman un ángulo de 104.5°.

-En el agua se pueden encontrar los iones H3O+ y OH- debido a la disociación de algunas moléculas.

• El átomo de oxígeno atrae hacia sí los El átomo de oxígeno atrae hacia sí los electrones del enlace covalente. Esto hace electrones del enlace covalente. Esto hace que la molécula presente un exceso de carga que la molécula presente un exceso de carga negativa en las proximidades del átomo de negativa en las proximidades del átomo de oxígeno y un exceso de carga positiva en los oxígeno y un exceso de carga positiva en los átomos de hidrógeno.átomos de hidrógeno.

• Por lo tanto, cada molécula de agua es un Por lo tanto, cada molécula de agua es un dipolo eléctrico..

• Los enlaces involucrados en la formación del Los enlaces involucrados en la formación del agua son de tipo covalente y en la unión de agua son de tipo covalente y en la unión de moléculas entre si el enlace es de tipo puente moléculas entre si el enlace es de tipo puente de hidrogenode hidrogeno

Puente de hidrogeno

Propiedades macroscópicas Propiedades macroscópicas del aguadel agua

**Punto de ebullición elevado (100 Punto de ebullición elevado (100 °°C)C): debido a que en estado : debido a que en estado líquido las moléculas de agua se líquido las moléculas de agua se unen entre sí por puentes de H, unen entre sí por puentes de H, a causa de la alta a causa de la alta electronegatividad del O. electronegatividad del O.

**Punto de fusión elevado (0 Punto de fusión elevado (0 °°C)C)..

Propiedades macroscópicas Propiedades macroscópicas del aguadel agua

**Elevada tensión superficialElevada tensión superficial..

**Menor densidad del hielo que del Menor densidad del hielo que del agua líquidaagua líquida: en el hielo, cada : en el hielo, cada átomo de O se rodea átomo de O se rodea tetraédricamente de 4 de H.tetraédricamente de 4 de H.

Estructura de las moleculas Estructura de las moleculas de agua en hielode agua en hielo

Cada átomo de oxigeno se rodea tetraédrica-mente de 4 de hidrógenos.

Cada átomo de oxigeno se rodea tetraédrica-mente de 4 de hidrógenos.

IONIZACIÓN y pH  

Parte de las moléculas (10Parte de las moléculas (10-7 -7 moles moles por litro de agua) están por litro de agua) están disociadasdisociadas en iones en iones H+H+ e iones e iones OH-. (hidroxilo)OH-. (hidroxilo)

  En el agua pura (neutra) la En el agua pura (neutra) la concentración de protones (H+) concentración de protones (H+) es de 10es de 10-7-7 moles por litro lo que moles por litro lo que nos indica que su pH=7. Por lo nos indica que su pH=7. Por lo tanto: es una sustancia neutraltanto: es una sustancia neutral

Efecto de ácidos y bases sobre el aguaEfecto de ácidos y bases sobre el agua

Algunas sustancias y su pHAlgunas sustancias y su pH

Estados del agua Estados del agua

Funciones biológicas del Funciones biológicas del aguaagua

DisolventeDisolvente..• Se conoce al agua como el disolvente Se conoce al agua como el disolvente

universal. En realidad es el disolvente universal. En realidad es el disolvente másmás universal de las sustancias nutritivas, tanto universal de las sustancias nutritivas, tanto orgánicas como inorgánicas. Actúa como orgánicas como inorgánicas. Actúa como vehículo para dichas sustancias.vehículo para dichas sustancias.

• La naturaleza bipolar del agua hace de ella La naturaleza bipolar del agua hace de ella el disolvente ideal para los el disolvente ideal para los compuestos compuestos iónicosiónicos ,así como para las ,así como para las sustancias no sustancias no iónicas pero con polaridad moleculariónicas pero con polaridad molecular (es el (es el caso de azucares, alcoholes, aldehídos, etc).caso de azucares, alcoholes, aldehídos, etc).

• Las Las sustancias no solublessustancias no solubles (algunas (algunas proteínas y polisacáridos, y las grasas) proteínas y polisacáridos, y las grasas) forman forman dispersiones coloidalesdispersiones coloidales con el agua. con el agua.

GelAgregaciones

• Todas las reacciones metabólicas se Todas las reacciones metabólicas se realizan en presencia de agua. Pero realizan en presencia de agua. Pero además esta actúa como además esta actúa como reactivo reactivo químicoquímico (como ácido o como base, (como ácido o como base, como oxidante o como reductor).como oxidante o como reductor).

• CC33HH88  +  5 O  +  5 O22  ===  3 CO  ===  3 CO22   +  4 H   +  4 H22O   + CALORO   + CALOR

•   NaOH  +  HCl  ===   NaCl  +  HNaOH  +  HCl  ===   NaCl  +  H22O   O   

•   NHNH33   +   HCl  ===   NH   +   HCl  ===   NH44Cl  +   HCl  +   H22O O 

• COCO22 + H + H22O===  {CHO===  {CH22O} + OO} + O22

**ReactivoReactivo

**EstructuralEstructural

• Por su elevada tensión superficial provoca Por su elevada tensión superficial provoca cambios en el citoplasma: deformaciones cambios en el citoplasma: deformaciones y movimientos protoplasmáticos que se y movimientos protoplasmáticos que se dan en las células; y mantiene el volumen dan en las células; y mantiene el volumen y la forma celular.y la forma celular.

**TermorreguladorTermorregulador

• El agua tiene un importante papel como El agua tiene un importante papel como agente regulador de la temperatura en los agente regulador de la temperatura en los seres vivos por:seres vivos por:

• -su elevado calor específico que la -su elevado calor específico que la convierte en convierte en amortiguador de los bruscos amortiguador de los bruscos cambios térmicoscambios térmicos..

• -su gran conductividad térmica, por la que -su gran conductividad térmica, por la que distribuye las temperaturasdistribuye las temperaturas en los seres en los seres vivos.vivos.

• -su calor de vaporización elevado que -su calor de vaporización elevado que frena frena la elevación de la temperatura corporalla elevación de la temperatura corporal..

**TransporteTransporte• El transporte de nutrientes y de otras El transporte de nutrientes y de otras

sustancias en la materia viva se desarrolla sustancias en la materia viva se desarrolla a través del agua:a través del agua:

• DifusiónDifusión: de gases y de moléculas sólidas : de gases y de moléculas sólidas por el citoplasma celular.por el citoplasma celular.

• Intercambio gaseosoIntercambio gaseoso: en aparatos : en aparatos respiratorios adaptados al agua respiratorios adaptados al agua (branquias) y en aparatos aéreos (branquias) y en aparatos aéreos (pulmones y tráqueas) que deben (pulmones y tráqueas) que deben permanecer húmedos para desarrollar su permanecer húmedos para desarrollar su función.función.

• CirculaciónCirculación: por sistemas circulatorios, que : por sistemas circulatorios, que transportan sustancias a distintas partes transportan sustancias a distintas partes del organismo gracias al agua.del organismo gracias al agua.

Sales mineralesSales minerales

Las sales mineralesLas sales minerales• Dentro de los seres vivos se encuentran Dentro de los seres vivos se encuentran

importantes cantidades de sales mineralesimportantes cantidades de sales minerales• ClorurosCloruros• FosfatosFosfatos• carbonatos carbonatos • bicarbonatos de sodio potasio, calcio y bicarbonatos de sodio potasio, calcio y

magnesiomagnesio• En las plantas y en algunos animales En las plantas y en algunos animales

también son importantes los también son importantes los nitratos, nitratos, sulfatos y silicatossulfatos y silicatos..

a) a) Sustancias salinas Sustancias salinas insolubles y sus funcionesinsolubles y sus funciones

• Algunas sales son insolubles y Algunas sales son insolubles y precipitan. precipitan. – fosfato cálcico y del carbonato cálcico: fosfato cálcico y del carbonato cálcico:

Forman parte de órganos esqueléticos y Forman parte de órganos esqueléticos y dientes dientes

– sílice forma esqueletos en animales sílice forma esqueletos en animales inferiores y endurece hojas. inferiores y endurece hojas.

– cristales de oxalato se almacena en cristales de oxalato se almacena en vacuolas vegetales vacuolas vegetales

b) b) Sustancias salinas Sustancias salinas solubles y sus funcionessolubles y sus funciones• Cuando las sales están disueltas, se encuentran disociadas Cuando las sales están disueltas, se encuentran disociadas

en iones. Los principales aniones y cationes que se forman en iones. Los principales aniones y cationes que se forman como consecuencia de esta ionización son:como consecuencia de esta ionización son:

• Aniones: Cl-, PO4H=, PO4H2-, CO3H-, CO3=, SO4= y NO3-Aniones: Cl-, PO4H=, PO4H2-, CO3H-, CO3=, SO4= y NO3-• Cationes: Na+, K+, Ca++, Mg++ y NH4+Cationes: Na+, K+, Ca++, Mg++ y NH4+

• Estos iones mantienen unas concentraciones constantes y un Estos iones mantienen unas concentraciones constantes y un equilibrio entre ellos dentro de los organismos.equilibrio entre ellos dentro de los organismos.

• Los cationes intervienen en funciones Los cationes intervienen en funciones específicas variadas: enzimáticas, transmisión específicas variadas: enzimáticas, transmisión del impulso nervioso y contracción muscular, del impulso nervioso y contracción muscular, transporte de electrones, etc.transporte de electrones, etc.

• También hay sales minerales asociadas a También hay sales minerales asociadas a moléculas orgánicas: los fosfatos forman parte moléculas orgánicas: los fosfatos forman parte de los adenosín-fosfatos (ADP, ATP, AMPc), de los adenosín-fosfatos (ADP, ATP, AMPc), ácidos nucléicos, fosfolípidos, etc.ácidos nucléicos, fosfolípidos, etc.