PROPIEDADES DISOLVENTES DEL AGUA *
La solubilidad depende de
las propiedades de un solvente que le permitan interaccionar con un soluto de
manera más fuerte que como lo hacen las partículas del solvente unas con otras.
El agua es “el solvente universal”, pero esto no es del todo cierto; el agua
ciertamente disuelve muchos tipos de substancias y en mayores cantidades que
cualquier otro solvente. En particular, el carácter polar del agua la hace un
excelente solvente para los solutos polares e iónicos, que se denominan
hidrofílicos. Por otra parte, los compuestos no polares son virtualmente
insolubles en agua y por lo tanto, son hidrofóbicos.
La constante
dieléctrica del agua es la más alta de un líquido puro, por el contrario, la de
solventes no polares como los hidrocarburos, es relativamente pequeña. La
fuerza entre dos iónes separados por una distancia dada en un líquido no polar,
es 30 ó 40 veces mayor que en agua. Consecuentemente, en solventes no polares,
los iones de cargas opuestas, se atraen tan fuertemente que forman una sal, por
el contrario, las fuerzas débiles que existen entre los iones en agua, permiten
que cantidades significativas de iones permanezcan separadas.
El ion queda rodeado por capas concéntricas de moléculas de solvente. A este
fenómeno se le denomina solvatación, en el caso específico del agua,
hidratación. Este arreglo atenúa las fuerzas coulómbicas entre los iones, de
ahí que los solventes polares tengan constantes dieléctricas tan elevadas.
En el caso particular del agua, la constante dieléctrica es mayor que la de
otros líquidos con momentos dipolares comparables, por que los puentes de
hidrógeno entre las moléculas de agua permiten que los solutos se orienten de
tal forma que las estructuras formadas resisten movimientos causados por el
incremento en la temperatura, por lo cual, la distribución de cargas en mucho
más efectiva.
La solubilidad de las moléculas polares o iónicas en el agua, depende de los
grupos funcionales que contengan para formar puentes de hidrógeno: hidroxilos
(-OH), ceto (-C=O), carboxilo (-COOH) o amino (-NH2). Dentro de las
biomoléculas solubles en agua se encuentran alguna proteínas, ácidos nucléicos
y carbohidratos.
EFECTO DE LOS SOLUTOS EN EL AGUA
La presencia de solutos de los tipos iónico, no iónico polar y apolar causa
cambios muy importantes en la estructura del agua que se reflejan en sus
propiedades físicas; estos efectos se aprecian en las llamadas propiedades
coligativas como son la depresión de la temperatura de congelamiento y el
aumento de la ebullición, la reducción de la presión de vapor, y la
modificación de la presión osmótica, que dependen de las sustancias de bajo
peso molecular que se encuentran en solución.
El estudio de las disoluciones acuosas se ha basado en las ecuaciones de los
modelos termodinámicos para soluciones ideales, como la ley de Raoult; sin
embargo, los sistemas reales solo se asemejan a los ideales en concentraciones
muy bajas. Por esta razón, para corregir esta desviación es común emplear un
coeficiente de actividad.
En el caso de una solución ideal, la depresión de la temperatura de
congelamiento del agua es proporcional a la concentración del soluto:
Donde:
∆t = depresión de la temperatura de congelamiento;
K = constante que depende del disolvente = RT (K = 1 858 para el agua)
n = número de moles de soluto
L
p =peso del disolvente
R = constante universal de los gases
T = temperatura absoluta de congelación del disolvente
L = calor latente de fusión del disolvente.
De esta fórmula se deduce que para una misma cantidad de una sustancia, la de
menor peso molecular provocará una mayor reducción puesto que moles es igual a
gramos dividido entre el peso molecular
Equilibrio
iónico del agua
El
agua pura es un electrolito débil que se disocia en muy baja proporción en sus iones
hidronio o hidrógeno H3O+ (también escrito como H+)
e hidróxido o hidróxilo OH–.
De
todos modos, dos moléculas polares de agua pueden ionizarse debido a las
fuerzas de atracción por puentes de hidrógeno que se establecen entre ellas.
Aunque
lo haga en baja proporción, esta disociación del agua en iones, llamada ionización,
se representa según la siguiente ecuación
La
cual, resumiendo un poco queda como
O, más resumida aún, queda como
Al
producto de la concentración de iones hidroxonio o hidronio (H3O+)
por la concentración de iones hidróxido o hidroxilo (OH−) se
le denomina producto iónico del agua y se representa como Kw.
Las concentraciones de los iones H+ y OH–
se expresan en moles / litro (molaridad).
Este
producto tiene un valor constante igual a 10−14 a 25º C, como se
grafica en la siguiente ecuación
O,
que es lo mismo:
Debido a que en el agua pura por cada ion hidronio (o ion hidrógeno) hay un ion
hidróxido (o hidroxilo), la concentración es la misma, por lo que:
De
esta expresión se deduce que las concentraciones de hidronios
(también llamada de protones) (H+) y de hidroxilos (OH-) son inversamente
proporcionales; es decir, para que el valor de la constante de disociación
se mantenga como tal, el aumento de una de las concentraciones implica la
disminución de la otra.
Ionización
del agua y el Ph
El
agua no es un líquido químicamente puro, ya que se trata de una solución iónica
que siempre contiene algunos iones H3O+ y OH–.
(Ya
vimos que se utiliza el símbolo H+, en lugar de H3O+).
También
ya mostramos el producto [H+]•[OH-]= 10–14, que se denomina producto
iónico del agua. Pues bien, ese valor constituye la base para establecer la
escala de pH, que mide la
acidez o alcalinidad de una disolución acuosa; es decir, su concentración de
iones [H+] o [OH–], respectivamente.
Recapitulemos
sobre el pH
Repitamos
el concepto: el pH es una medida de la acidez o alcalinidad
de una solución. Lo que el pH indica exactamente es la concentración de
iones hidronio (o iones hidrógeno) — [H3O+] o solo [H+]— presentes en
determinadas sustancias.
La
sigla pH significa "potencial de hidrógeno" (pondus Hydrogenii
o potentia Hydrogenii; del latín pondus,
= peso; potentia,
= potencia; hydrogenium,
= hidrógeno). Este término fue acuñado por el químico danés Sorensen, quien lo
definió como el logaritmo negativo de base 10 de la actividad de los iones
hidrógeno.
Desde
entonces, el término "pH" se ha utilizado universalmente por lo
práctico que resulta para evitar el manejo de cifras largas y complejas. En
disoluciones diluidas, en lugar de utilizar la actividad del ion hidrógeno, se
le puede aproximar empleando la concentración molar del ion hidrógeno.
Por
ejemplo, una concentración de [H3O+] = 1 × 10–7
M (0,0000001) es simplemente un pH de 7 ya que: pH = –log[10–7] = 7.
El
pH típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las
disoluciones con pH menores a 7 (el valor del exponente de la concentración es
mayor, porque hay más protones en la disolución), y alcalinas las que tienen pH
mayores a 7. El pH = 7 indica la neutralidad de la disolución (donde el
disolvente es agua).
En
la figura de abajo se señala el pH de algunas soluciones. En general hay
que decir que la vida se desarrolla a valores de pH próximos a la neutralidad.
Los organismos vivos no soportan variaciones del pH mayores de unas décimas de
unidad y por eso han desarrollado a lo largo de la evolución mecanismos que
mantienen el pH constante.
Definición y medición del pH
El pH del
agua varía según factores como el tipo de sustrato, cantidad de plantas y peces
en el acuario, etc. Hay rocas que pueden alcalinizar el agua
excesivamente. En cualquier comercio especializado en acuarismo podemos
conseguir medidores de pH.
Escala de valores de pH
También
hay productos químicos para acidificar o alcalinizar el agua. Se utilizan para
acondicionar el agua que obtenemos del grifo, previo a utilizarla en el acuario.
Puede
parecer algo tedioso, pero es muy importante que nuestro acuario tenga el pH
adecuado para cada especie de peces y plantas.
El agua,
aparte de moléculas de H2O, tiene iones libres de Hidrógeno. Ese conjunto de
iones tiene un peso, ése peso define el valor del pH.
Esos iones
libres de Hidrógeno pueden ser negativos de radical hidroxilo (aniones) o
positivos de Hidrógeno (cationes). Los cationes determinarán la acidez. Su peso
en gramos por cada litro de agua nos dará el valor de acidez. El agua neutra
está igualada en peso de aniones y cationes.
La escala
del pH es logarítmica, va desde 0 a 14. Un punto de pH significa una
concentración diez veces mayor o menor que la anterior o posterior en la
escala. Podemos decir entonces que un pH 5 es 100 veces más acido que uno de 7
(neutro).
Es claro
que un punto de diferencia, se convierte en una gigantesca diferencia de
concentración, que sin duda repercutirá en la salud de plantas y peces.
Calor
y Temperatura
En el lenguaje cotidiano solemos
confundir los términos calor y temperatura. Así, cuando
hablamos del calor que hace en el verano o lo mal que saben los
refrescos calientes, realmente nos referimos a la temperatura,
a la mayor o menor temperatura del aire o los refrescos. La
temperatura es una magnitud física que nos permite definir el
estado de una sustancia, lo mismo que cuando decimos que un coche
circula a 90 km/h o que una casa tiene 5 m de alto.
Cuando se ponen en contacto dos sustancias
a distinta temperatura, evolucionan de forma que el cuerpo a
mayor temperatura la disminuye y el que tenía menor
temperatura la aumenta hasta que al final los dos tienen la misma temperatura,
igual que al echar un cubito de hielo a un refresco, que el
refresco se enfría y el cubito de hielo se calienta y termina convirtiéndose en
agua. Decimos que la sustancia a mayor temperatura ha
cedido calor a la sustancia que tenía menor
temperatura.
|
Como una catarata, el calor es energía que
pasa entre dos cuerpos
|
Sin embargo, el calor no es algo que esté
almacenado en el cuerpo más caliente y que pasa al cuerpo más frío.
Tanto uno como otro poseen energía, que depende de la masa
del cuerpo, de su temperatura, de su ubicación, etc. y recibe
el nombre de energía interna. Cuando esta energía
interna pasa de una sustancia a otra a causa de la diferencia
de temperatura entre ellas la llamamos calor. Una
catarata es agua que pasa de un sitio a otro porque están a distinta altura,
de forma similar el calor es la energía
que pasa de un cuerpo a otro porque están a distinta temperatura.
Punto
de ebullición
Si ponemos al fuego un recipiente con agua, como el fuego está a mayor temperatura
que el agua, le cede calor y la temperatura del agua
va aumentando, lo que podemos comprobar si ponemos un termómetro en el agua.
Cuando el agua llega a 100 ºC, empieza a hervir, convirtiéndose en vapor de
agua, y deja de aumentar su temperatura, pese a que el fuego sigue
suministrándole calor: al pasar de agua a vapor de agua
todo el calor se usa en cambiar de líquido a gas, sin variar la temperatura.
La temperatura a la que una sustancia cambia de líquido a gas se
llama punto de ebullición y es una propiedad característica de cada sustancia,
así, el punto de ebullición del agua es de 100 ºC, el del alcohol
de 78 ºC y el hierro hierve a 2750 ºC.
Punto de fusión
|
Sólo entre 0 y 100 ºC el agua es líquida
|
Si sacas unos cubitos de hielo del
congelador y los colocas en un vaso con un termómetro verás que toman calor
del aire de la cocina y aumentan su temperatura. En un
principio su temperatura estará cercana a -20 ºC (depende del
tipo de congelador) y ascenderá rápidamente hasta 0 ºC, se empezará a formar agua
líquida y la temperatura que permanecerá constante hasta que
todo el hielo desaparezca.
Igual que en el punto de ebullición, se produce un cambio de estado,
el agua pasa del estado sólido (hielo) al estado líquido
(agua) y todo el calor se invierte en ese cambio de estado, no
variando la temperatura, que recibe el nombre de punto
de fusión. SE trata de una temperatura característica
de cada sustancia: el punto de fusión del agua es de 0 ºC, el
alcohol funde a -117 ºC y el hierro a 1539 ºC.
Sustancia
|
Punto de fusión (ºC)
|
Punto de ebullición (ºC)
|
Agua
|
0
|
100
|
Alcohol
|
-117
|
78
|
Hierro
|
1539
|
2750
|
Cobre
|
1083
|
2600
|
Aluminio
|
660
|
2400
|
Plomo
|
328
|
1750
|
Mercurio
|
-39
|
357
|
Qué son los carbohidratos?
Los carbohidratos o hidratos
de carbono o también llamados azúcares son los compuestos orgánicos más
abundantes y a su vez los más diversos. Están integrados por carbono, hidrógeno
y oxígeno, de ahí su nombre. Son parte importante de nuestra dieta, es decir,
el conjunto de alimentos consumidos en un día (no confundir con el régimen que
se sigue para bajar de peso o tratar algunas enfermedades). Entendiendo esto,
la dieta está compuesta principalmente por carbohidratos, lípidos y proteínas.
Los carbohidratos se clasifican en:
·
Simples: son azúcares de rápida absorción ya que por su
tamaño pueden empezarse a digerir desde la saliva; éstos generan la inmediata
secreción de insulina. Son aquellos que saben más dulces.
·
Complejos: son de absorción más lenta, y actúan más como
energía de reserva.
·
Carbohidratos
·
Lic.
Marcela Licata - zonadiet.com
Nutrición
·
Los
carbohidratos, también llamados glúcidos o hidratos de carbono, se pueden
encontrar casi de manera exclusiva en alimentos de origen vegetal. Constituyen
uno de los tres principales grupos químicos que forman la materia orgánica
junto con las grasas y las proteínas.
·
En este artículo
·
Los
carbohidratos son los compuestos orgánicos más abundantes de la biosfera y a su
vez los más diversos.
·
Normalmente
se los encuentra en las partes estructurales de los vegetales y también en los
tejidos animales, como glucosa o glucógeno. Estos sirven como fuente de energía
para todas las actividades celulares vitales.
Aportan 4 kcal/gramo al igual que las proteínas y son considerados macro
nutrientes energéticos al igual que las grasas. Los podemos encontrar en una
innumerable cantidad y variedad de alimentos y cumplen un rol muy importante en
el metabolismo. Por eso deben tener una muy importante presencia de nuestra
alimentación diaria.
En
una alimentación equilibrada aproximadamente 300gr./día de hidratos de carbono
deben provenir de frutas y verduras.
En
una alimentación
variada y equilibrada aproximadamente unos
300gr./día de hidratos de carbono deben provenir de frutas y verduras, las
cuales no solo nos brindan carbohidratos, sino que también nos aportan vitaminas, minerales y abundante cantidad de fibras
vegetales.
Otros 50 a 100 gr. diarios deben ser complejos, es decir, cereales y sus
derivados. Siempre preferir a todos aquellos cereales que conservan su corteza,
los integrales. Los mismos son ricos en vitaminas del complejo B, minerales, proteínas de origen vegetal y obviamente
fibra.
Fibras
La fibra debe estar siempre presente, en una cantidad de 30 gr. diarios, para
así prevenir enfermedades y trastornos de peso como la obesidad.
En todas
las dietas hipocalóricas las frutas y verduras
son de gran ayuda, ya que aportan abundante cantidad de nutrientes sin demasiadas
calorías.
Funciones
Las funciones que los glúcidos cumplen en el organismo son, energéticas,
de ahorro de proteínas, regulan el metabolismo de las grasas y estructural.
·
Energeticamente
, los
carbohidratos aportan 4 KCal (kilocalorías) por gramo de peso seco. Esto es, sin considerar el contenido de agua que pueda
tener el alimento en el cual se encuentra el
carbohidrato. Cubiertas las necesidades energéticas, una pequeña parte se almacena en el hígado y músculos
como glucógeno (normalmente no más de 0,5% del peso del individuo), el resto se
transforma en grasas y se acumula en el organismo como tejido adiposo.
Se suele recomendar que minimamente se efectúe una ingesta diaria de 100 gramos
de hidratos de carbono para mantener los procesos metabólicos.
- Ahorro de proteínas: Si el aporte de carbohidratos es insuficiente, se utilizarán las proteínas para fines energéticos, relegando su función plástica.
- Regulación del metabolismo de las grasas: En caso de ingestión deficiente
de carbohidratos, las grasas se metabolizan anormalmente acumulándose en
el organismo cuerpos cetónicos, que son productos intermedios de este
metabolismo provocando así problemas (cetosis).
- Estructuralmente, los carbohidratos constituyen una porción pequeña del peso y
estructura del organismo, pero de cualquier manera, no debe excluirse esta
función de la lista, por mínimo que sea su indispensable aporte.
- Carbohidratos
simples:
Los hidratos de
carbono simples son los
monosacáridos, entre los cuales podemos
mencionar a la glucosa y la fructosa que son los responsables del sabor
dulce de muchos frutos.
Con estos azúcares sencillos se debe tener cuidado ya que tienen atractivo
sabor y el organismo los absorbe rápidamente. Su absorción induce a que
nuestro organismo secrete la hormona insulina que estimula el apetito y
favorece los depósitos de grasa.
El azúcar, la miel, el jarabe de arce (maple syrup),
mermeladas, jaleas y golosinas son hidratos de carbono simples y de fácil
absorción.
Otros alimentos como la leche, frutas y hortalizas los contienen aunque distribuidos en una mayor cantidad de
agua.
Algo para tener en cuenta es que los productos industriales
elaborados a base de azucares refinados es que tienen un alto aporte calórico y
bajo valor nutritivo, por lo que su consumo debe ser moderado.
- Carbohidratos
complejos:
Los hidratos de carbono complejos son los
polisacáridos; formas complejas de múltiples
moléculas. Entre ellos se encuentran la celulosa que forma la pared y el
sostén de los vegetales; el almidón presente en tubérculos como la patata
y el glucógeno en los músculos e hígado de animales.
El organismo utiliza la energía proveniente de los
carbohidratos complejos de a poco, por eso son de lenta absorción. Se los
encuentra en los panes, pastas, cereales, arroz, legumbres, maíz, cebada, centeno, avena, etc.
Digestión de
los hidratos de carbono
Refiriéndonos
a la Bioquímica elemental de
los Hidratos de Carbono, podemos decir que los
carbohidratos son polihidroxicetonas o polihidroxialdehidos y sus derivados.
Para los fines de estudio en nutrición solamente se tienen en cuenta aquellos
con cuatro o más átomos de carbono.
Estos compuestos son extremadamente polares y se unen entre sí dando polímeros.