Materia Inorgánica.

-Agua (H₂O).

Es la principal molécula de los S. Vivos 70% dependiendo del organismo. Su principal característica es su estructura química, el H₂O es un molécula neutra, Apolar ya que esta formada de enlaces covalentes. Los e^- se comparten, produciendo cargas polares. El H y el O son átomos con electronegatividad muy diferente. El H tiene una baja electronegatividad mientras que el O tiene alta electronegatividad. En el H₂O los e^- están distribuidos asimétricamente, mas cerca del O.

Esto produce cargas eléctricas “Dipolo”. Todas las propiedades vitales del agua son gracias al dipolo. Entre moléculas de H₂O la carga negativa del O se une al H de otra molécula uniéndose por puentes de hidrogeno. Esto provoca que las moléculas no se encuentren aisladas sino unidad de este modo.

En el H₂O liquida las moléculas se encuentran unidad de 3,4,8,9, formando tetraedros. Estos puentes de hidrogeno se están formando y rompiéndose continuamente 10^-6 por segundo.

-Propiedades y funciones biológicas del H₂O.

Las propiedades del agua comparadas con otras moléculas semejantes son anormales. Se pueden definir de varios modos:

Ø  Elevado calor especifico.

Es la cantidad de calor que hay que darle a una sustancia para aumentar 1º su temperatura. El agua absorbe mucho calor aumentando poco su temperatura.

La temperatura es la medida de la energía térmica, que hace que se agiten las moléculas, amortiguando los cambios de Tº.

Esto resulta vital para los S. vivos ya que el H₂O forma nuestro medio interno, donde se desarrollan múltiples reacc. Químicas (metabolismo), en el que hay mucho intercambio de energía y se aumenta mucho la temperatura.

 

Ø  Elevado calor de vaporización.

Es 500 veces el calor específico, cuando el calor de evaporización es mayor que la presión atmosférica se evapora el H₂O.

Parte del calor se invierte en romper los puentes de hidrogeno y el resto en agitar las moléculas hasta la evaporización. Esto permite a los S. vivos el enfriamiento por evaporización que es lo mismo que la transpiración.

Ø  Elevado punto de fusión y baja densidad en estado solido.

EL punto de fusión del agua se produce a muy altas temperaturas, esto permite los tres estados físicos del H₂O a las temperaturas existente en la tierra, permitiendo el ciclo del agua.

El agua liquida tiene menos volumen que solida. Cuando el H₂O es solida los tetraedros, los enlaces entre las moléculas de agua ya presente en el liquido se hacen permanentes quedando rellenas de aire.

Ø  Alta tensión superficial.

Es la oposición que presenta la superficie de un líquido a la introducción de un solido. Es una medida de la cohesión entre moléculas, de los enlaces que hay en el líquido. Todo esto es posible gracias al dipolo, los P. de hidrogeno, etc. Esto produce los movimientos celulares, ascensión de la savia bruta por capilaridad.

Ø  Disolvente Universal.

Esto de debe al dipolo, al presentar cargas eléctricas al poner Na⁺Cl^- que es polar, las cargas negativas del H₂O rodean al Na⁺ y las positivas al Cl^-, aísla las cargas rompiendo los enlaces iónicos, disolviendo las sust. polares.

 Esto hace que el medio interno de los S. vivos sea de H₂O, ya que la mayoría de la M.O son polares. También sirve como medio de transporte para las sust. polares y determina la forma de las apolares.

Todas estas características son pasivas, pero el H₂O también presenta características activas como son las reacciones químicas (metabolismo), hidratación, hidrólisis, redox (fotosíntesis) para sintetizar Ac. grasos.

+ Disoluciones y dispersiones acuosas.

El medio interno esta compuesto en su mayor parte de H₂O más otras sustancias.

En el caso del H₂O+NaCl que es una sustancia polar, soluble y de diámetro pequeño se forman disoluciones.

En el caso del H₂O+Sust. insolubles y de gran diámetro (ocurre en los orgánulos hialoplasma) forma sedimentación y se llama suspensión.

Un caso intermedio son las dispersiones acuosas o coloidales o coloides. En la dispersión se habla de fase dispersante y fase dispersa.

La fase dispersa es insoluble pero no apolar, tiene un diámetro grande que no se puede disolver. No sedimentan porque la agitación térmica del agua es suficiente para impedirlo, además generalmente tienen cargas de igual signo. Se produce repulsión térmica donde aparece una dispersión turbia.

Dependiendo de la fase se dan tres tipos:

      Aerosol, es una dispersión de aire + liquido o solido (humo)

      Agua + solido, si predomina el solido se llama gel (queso, flan), si predomina el liquido se llama sol (hialoplasma, citosol)

      Emulsiones, la dispersión de dos líquidos inmiscible, gracias a una sust. emulsionante.

Estas son propiedades del H₂O pura, en el momento de que se forma una disolución o una dispersión varían las propiedades. Todas estas características son vitales para los S. vivos, por ello es necesario mantener la constancia de las variables del medio interno, lo que se llama homeostasis. A mayor control del medio interno mas independencia del medio externo y así mayor evolución.

+ Ósmosis y presión osmótica.

En el momento que se forma una disolución o una dispersión aparece un movimiento soluto/disolución hasta que se igualan las cantidades por difusión que se utiliza como transporte “gratuito”.

La presión osmótica es la que iguala las concentraciones, igualando el /S/.

Cuando hay una membrana semipermeable (membrana plasmática) solo permite el paso del disolvente, no el del soluto. El H₂O pasa al compartimento mas concentrado, esto es la ósmosis, sigue pasando hasta que la presión hidrostática se iguala, esto es la presión osmótica.

Cuando la concentración de soluto es mayor dentro de la célula que fuera el agua de su interior sale arrugándose y muriendo. Por el contrario si la concentración es menor dentro que fuera se hincha y revienta. Esto es el choque osmótico que en los S. vivos no se puede producir.

+ Producto iónico del agua y escala del pH.

El H₂O tiene una característica de electrolito débil que puede ionizarse, solo se ioniza 1/550.10⁶ moléculas de agua, la fuerza del puente de hidrogeno es suficiente para capturar un protón de un hidrogeno de otra molécula formando HO^- + H₃=H⁺ / 

2H₂O<=>HO^- + H⁺

Cuando esta en equilibrio en agua pura a 25ºC

│HO^-│. │H⁺│ = 10^-14    Inversamente proporcional.

 Basica    Acido

│HO^-│ =│H⁺│ = 10^-7       Neutro

Se usa como referencia para medir la acidez o basicidad de las disoluciones. Como es incomodo de utilizar potencias negativas se utiliza el;                                                                          pH = -log │H⁺│= -log │10^-3│= 3⁺

                          Ácido.

Sin disociar = HA <=> A^- + H⁺ = disociado

                           Base.

Sin disociar= OHB <=> B⁺ + OH^- = disociado

Caso especial:

Base del Nitrógeno, utilizada en muchas bases orgánicas.

NH₃ <=> NH₂ + H⁺

El número de cargas que sueltan depende si es fuerte o débil. Esto se cuantifica por su constante de disociación.

Cuando un acido/base se disocia tiene cargas eléctricas. Los ácidos/base débiles son los que presentan los seres vivos, en forma de PK, aquel valor de pH en la que un acido o base débil esta mitad disociada y mitad sin disociar.

EL pH al que se comporta como si fuera fuerte tiene cargas eléctricas. Esto  nos lleva otra vez a la homeostasis.

Durante el metabolismo continuamente se producen cargas H⁺ pH /  HO^-  pH

Si cambiara el pH se pierden cargas deseables o se ganan cargas indeseables.

Las proteínas tienen muchos Acido/base débiles, sus cargas eléctricas determinan la forma y esta la función. Los S. vivos no soportan cambios de pH de unas decimas sobre la neutralidad.

Los seres vivos tienen un sistema llamado tampón que captura las cargas (H⁺/HO^-) y hace que no cambie el pH.

-Sales minerales

Una sal es un acido^- + Base⁺ mediante enlaces iónicos. Los iones se diferencian en:

Aniones; ^-HCO₃, Cl^-, ^-H₂PO₄, ^2-HPO₄

Cationes; Na⁺, K⁺, Mg⁺⁺, Ca⁺⁺

Las sales realizan dos tipos de funciones en los S. vivos:

§  Especificas: fosfato de calcio que forma los huesos o el Na⁺⁺/K⁺ que producen los impulsos nerviosos.

§  Comunes/generales

Se debe a su naturaleza, propiedades químicas.

El metabolismo cambia la presión osmótica produciendo la homeostasis ya que el medio interno es isotónico. Esto se produce gracias a las sales ya que son solubles y crean presión osmótica. Durante el metabolismo el pH tiene  variaciones que se regulan sin afectar al pH neutro gracias al Tampón.

Un tampón son dos sustancias un acido o base débil con su sal correspondiente en cierta proporción. La mayoría de tampones son formados por un acido débil y una sal. También hay muchos tampones en los grupos acido y básicos débiles de las Aa de las proteínas.

+ Mantenimiento del equilibrio eléctrico.

Las sales están en forma ionizadas (iones). El establecimiento y mantenimiento de los equilibrios eléctricos. Ejemplo S. nervioso, músculos.