Unidad 3

Briseño

Agua y electrolitos

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Propiedades físicoquímicas

EstructuraForma tetraédricaPolaridadEnlaces de hidrógeno

Briseño

Forma tetraédricaLa estructura tridimensional de la molécula de agua es un tetraedro irregular con el oxígeno en el centro.

Los dos enlaces con el hidrógeno se dirigen hacia las dos esquinas del tetraedro, en tanto que los electrones no compartidos, ocupan las dos esquinas restantes.3

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Forma tetraédricaEl ángulo entre los dos átomos de hidrógeno (104.5°) es un poco menor que el de un tetraedro (109.5°), lo que da origen a un tetraedro ligeramente asimétrico.

4Briseño

PolaridadMolécula polar es aquella que presenta un polo negativo y

un polo positivo, es decir, que está eléctricamante cargada,

vg: el agua.El O tiene carga negativa y los

H tienen carga positiva.¿Qué dice que dijo?

5Briseño

Los electrones en los átomos de hidrógeno del agua son fuertemente atraídos por el átomo de oxígeno y están, en realidad, más cerca del núcleo del oxígeno que de los del

hidrógeno. Por esto, la molécula de agua tiene

una carga negativa en el centro (color rojo)

y una carga positiva en sus extremos (tono lila)6

Briseño

Polaridad

PolaridadPor eso la molécula de agua es

polar.Además, la carga neta de una molécula de agua es de cero:

7Briseño +0,41 +0,41

-0,82

PolaridadEl átomo de oxígeno, con ochoprotones en su núcleo, atrae conmayor fuerza a los electronesdel enlace que el átomo dehidrógeno, es decir, es máselectronegativo que el átomo dehidrógeno, por lo que la nubeelectrónica del enlace estádeforme y forma undipolo permanente.

8Briseño

+0,41 +0,41

-0,82

PolaridadO sea, ésta separación de carga que produce un dipolo permanente, tiene una parte negativa que apunta al átomo de O y una parte positiva que se encuentra en la bisectriz del ángulo formado por los enlaces H-O-H

9Briseño +0,41 +0,41

-0,82

PolaridadÉsta separación de la parte positiva y negativa de la molécula, permite reacciones ácido-base que son fundamentales para las funciones de las proteínas y de los ácidos nucleicos.

10Briseño

Enlace de hidrógenoCuando dos moléculas de agua se

aproximan mucho, se establece una atracción electrostática entre la

carga parcial negativa situada sobre el átomo de oxígeno de la molécula de agua y la carga parcial positiva

situada sobre un átomo de hidrógeno de una molécula de agua

adyacente.

11Briseño

++

- +

+

-

Enlace de hidrógenoProduciéndose una interacción

dipolo-dipolo denominada enlace de hidrógeno.

Esto se acompaña de una redistribución de las cargas

electrónicas de ambas moléculas.

12Briseño

+-+

+ +-

Enlace de hidrógeno

13Briseño

Debido a la ordenación casi tetraédrica de los electrones alrededor de los átomos de oxígeno, cada molécula de agua, es potencialmente capaz de unirse mediante enlaces de hidrógeno con cuatro moléculas de aguas vecinas.Esta propiedad es la responsable de la elevada cohesión interna del agua líquida.

Enlace de hidrógeno

14Briseño

Sin embargo, el establecimiento de puentes de H entre las moléculas de agua no sucede solamente en estado líquido, sino también en el hielo y en la fase de vapor.Los enlaces de H no se presentan solamente en el agua. Tienden a formarse entre cualquier átomo electronegativo como el F, O y N.

Enlace de hidrógeno

15Briseño

El enlace de hidrógeno es más estable cuanto más lineal sea la ordenación del átomo de hidrógeno y los dos átomos electronegativos implicados

(FON)

Enlace de hidrógeno

16Briseño

Enlace de hidrógenoLa fuerza de un enlace de

hidrógeno entre moléculas de agua es aproximadamente de

4 kcal/molLa fuerza de un enlace covalente

O-H es de 110 kcal/mol.Por lo tanto, el enlace de

hidrógeno se engloba dentro de las interacciones llamadas

débiles.

17Briseño +

-+++ -

Enlace de hidrógenoEn las moléculas biológicasexisten enlaces de hidrógeno:

Intramolecular, cuando la interacción ocurre entre grupos de la propia molécula.

Intermolecular, cuando la interacción se realiza entre moléculas distintas.

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Interacciones intermoleculares

Las interacciones (fuerzas atractivas o repulsivas) intermoleculares producidas por fuerzas electrostáticas transitorias se conocen como:

Fuerzas de Van der Waals.

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Fuerzas de Van der WallsSon de tres tipos:

Fuerzas dipolo permanente-dipolopermanente.Fuerzas dipolo permanente-dipoloinducido. Fuerzas dipolo inducido instantáneodipolo inducido (fuerzas de dispersiónde London).

Un dipolo permanente en unamolécula puede inducir un dipolotransitorio en una molécula próxima.

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Interacciones intermoleculares

Se puede decir que el enlace de hidrógeno, es una fuerza de Van der Waals dipolo-dipolo, de carácter muy fuerte, pero aún más débil de lo que pueden ser un enlace covalente o iónicos normales.

Estas fuerzas le confieren solubilidad a los compuestos

21Briseño

Los enlaces de hidrógeno son los responsables de las

propiedades del agua en estado líquido.

Las moléculas de agua en estado líquido forman una

extensa malla o red mantenida por enlaces de

hidrógeno.

Enlace de hidrógeno

22Briseño

El agua se concibe como un mosaico de agrupamientos de moléculas H2O unidas mediante enlaces de hidrógeno en continua reorganización.

Enlace de hidrógeno

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BibliografíaBioquímicaRawn 1989. Edit. Interamericana McGraw-HillVolumen 1Parte 1. Introducción.Capítulo 2. El agua. 27-48

Bioquímica. Las bases moleculares de laestructura y función celular.Lehninger.Segunda edición. 1991. Ediciones Omega.Capítulo 2. El agua. 41-58.

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Fin

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