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SOLUCIONES ACUOSAS

09-09-13INTRODUCCINLos fenmenos biolgicos en general se desarrollan en medios acuosos. Organismos como el humano, el 60 % est constituido por agua. Los diversos mecanismos fisiolgicos se desarrollan en este medio: reacciones bioqumicas, mecanismos de transporte, mecanismos de comunicacin de informacin celular.

Por ejemplo el hombre est compuesto, en un 60-65%, por AGUA y desde el punto de vista fisicoqumico, puede ser considerado una solucin cuyo SOLVENTE es agua y cuyos SOLUTOS son las protenas, la glucosa, la urea, el sodio, el cloruro, el potasio, etc., disueltos en el agua. Por lo tanto es importante manejar bien los siguientes conceptos que se vern a continuacin .

SOLUCIONEsta formada por dos componentes el soluto y el solventeSOLUTO el que se encuentra en menor cantidad

SOLVENTE que se encuentra en mayor cantidadLos compartimientos corporales son acuosos, ya que el componente mayoritario es el agua, siendo la misma, por lo general, el disolvente de sustancias en menor proporcin como iones de K+

TIPOS DE DISOLUCIONES EN FUNCIN DEL TAMAO DEL SOLUTOSegn el tamao de las partculas dispersas, las dispersiones se dividen en:Suspensiones:Son inestable, sus componentes se separan espontneamente por gravedad debido al tamao de sus partculas Ej. Sangre

TIPOS DE DISOLUCIONES EN FUNCIN DEL TAMAO DEL SOLUTO2. DISOLUCIONES COLOIDALES Son partculas invisibles a simple vista o con microscopio ptico, pueden separarse con el tiempo o por centrifugacin Ej. Plasma, las protenas de la leche.3. DISOLUCIONES VERDADERASNo son visibles al microscopio ptico, y estn en el lmite de resolucin del microscopio electrnico. Un ejemplo es la disolucin de sales, azcares , aminocidos en la sangre o en la lecheCLASIFICACIN DE LAS DISOLUCIONES segn la proporcin del soluto-disolventeDiluidas: poca cantidad de soluto con relacin al disolventeConcentradas: mayor cantidad de soluto con relacin al disolventeSaturadas: No admite mas cantidad de soluto, hay un equilibrio de la proporcin de soluto y solventeCLASIFICACIN DE LAS DISOLUCIONESsegn la conductividad elctricaElectrolticas: Se llaman tambin soluciones inicas y presentan una apreciable conductividad elctrica

Ejemplo: Soluciones acuosas de cidos, bases y sales. Estos en solucin acuosa forman iones.

No electrolticas: Su conductividad es prcticamente nula; no forma iones y el soluto se disgrega hasta el estado molecular .Ejemplo: Soluciones de azcar, alcohol, glicerina

SOLUCIONES ELECTROLITICAS Se llaman soluciones electrolticas a todas aquellas que el soluto al disolverse en el agua forma iones. En una solucin de HNO3, H2SO4, NaOH, NaCl o CaCl2 en solucion acuosa no hay ni una molcula de cloruro de sodio o de cloruro de calcio, de cido sulfrico o hidrxido de sodio, sino que estn todas ionizadas y encontramos en ella cationes y aniones. Por ejemplo, en una solucin acuosa de CaCl2 tenemos: CaCl2 Ca2+ +2Cl -catin calcio anin cloruro

Soluciones acuosas: son aquellas en que el disolvente es agua

El agua es la biomolcula ms abundante del ser humano, constituye un 65-65 % del peso total del cuerpo. Esta proporcin debe mantenerse muy prxima a estos valores para mantener la homestasis hdrica, por lo contrario el organismo se ve frente a situaciones patolgicas debidas a la deshidratacin o la retencin de lquidos.

La importancia del estudio de la biomolcula agua es por que la totalidad de las reacciones bioqumicas se realizan en el seno del agua, todos los nutrientes se transportan en ella.

Funciones bioqumicas y fisiolgicas del agua.Las funciones bioqumicas y fisiolgicas del agua son consecuentes con las propiedades fisicoqumicas. El agua puede actuar como componente de macromolculas protenas, cidos nucleicos, polisacridos, pueden estabilizar su estructura a travs de la formacin de enlaces por puentes de hidrogeno.

El carcter termorregulador del agua, permite conseguir un equilibrio de temperaturas en todo el cuerpo as como la disipacin del calor metablico lo observamos en el ejercicio extenso.

Funciones bioqumicas y fisiolgicas del aguaEl agua es adems el componente fundamental de la sangre y de los rganos internos en las siguientes proporciones:1) Sangre 83 % de agua2) Riones 82% de agua3) Musculo 75% de agua4) Cerebro 74% de aguaTambin el agua ayuda a realizar la respiracin y digestinPROPIEDADES FISICOQUIMICAS DEL AGUAAccin disolvente: El agua es el lquido que ms sustancias disuelve (disolvente universal), esta propiedad se debe a su capacidad para formar puentes de hidrgeno con otras sustancias, ya que estas se disuelven cuando interaccionan con las molculas polares del agua.

La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones importantes para los seres vivos: es el medio en que transcurren las mayoras de las reacciones del metabolismo, y el aporte de nutrientes y la eliminacin de desechos se realizan a travs de sistemas de transporte acuosos.

PROPIEDADES FISICOQUIMICAS DEL AGUA2) Fuerza de cohesin entre sus molculas: Los puentes de hidrgeno mantienen a las molculas fuertemente unidas, formando una estructura compacta .

3)Elevada fuerza de adhesin: De nuevo los puentes de hidrgeno del agua son los responsables, al establecerse entre estos y otras molculas polaresPROPIEDADES FISICOQUIMICAS DEL AGUA4)Gran calor especfico: El agua absorbe grandes cantidades de calor que utiliza en romper los puentes de hidrgeno. Su temperatura desciende ms lentamente que la de otros lquidos. Esta propiedad permite al citoplasma acuoso servir de proteccin para las molculas orgnicas en los cambios bruscos de temperatura.

5) Elevada constante dielctrica: Por tener molculas dipolares, el agua es un gran medio disolvente de compuestos inicos, como las sales minerales, y de compuestos covalentes polares como los glcidosPROPIEDADES COLIGATIVAS DEL AGUA

PRESION OSMOTICAEs la fuerza que expulsa agua a travs de una membrana semipermeable, de un compartimiento de menor concentracin a un compartimiento de mayor concentracin de solutos, hasta conseguir que exista el mismo numero de partculas a ambos lados de la membrana.

La presin osmtica se expresa como osmolaridadPRESION OSMOTICALa distribucin del agua y de los solutos en la clula est regida por las leyes de la presin osmtica las cuales se ven influidas por dos fenomenos.A)Las macromolculas no atraviesan las membranas celulares por lo que influyen poderosamente en la presin osmtica.B)Las membranas celulares requieren de energa para distribuir selectivamente un gran numero de solutos a ambos lados de la membrana.PRESION OSMOTICALa presin osmtica se expresan en osmoles o miliosmoles.

LAS SOLUCIONES SON ISOTNICAS: Si la presin osmtica es igual a un lado y otro de la membrana celular.

LAS SOLUCIONES SON HIPERTNICAS: Si la solucin tiene concentracin mayor que al otro lado de la membrana.

SOLUCIONES HIPOTNICAS: Cuando la solucin tiene menor concentracin que al otro lado de la membrana

CONCENTRACIONPara conocer la situacin de una sustancia en un compartimiento biolgico se hace necesario conocer la masa de la sustancia en estudio y el volumen en que se encuentra distribuida, para esto dividimos la masa del soluto entre el volumen de solucin y esto nos dar la concentracin de la solucin.CALCULO DE CONCENTRACION Un determinado paciente tiene un volumen plasmtico de 3800 mL y una masa de urea, disuelta en ese plasma, de 1,14 g. Se est dando la informacin completa sobre el soluto UREA en el compartimiento PLASMA. Sin embargo, sta no es la forma habitual de expresar la relacin existente entre el soluto y el solventeClculo de concentracin de urea en el plasmaMasa: 1,14 gVolumen: 3800 mlConcentracin = Masa / Volumen = 1,14 g / 3800 ml = 0,3 g/l . Las soluciones en los sistemas biolgicos tienen baja concentracin por lo tanto las unidades son:30 mg/dl

2) Porcentaje de masa-volumen% de soluto p/v = masa de soluto/volumen de solucin *100EjemploUn determinado paciente tiene un volumen plasmtico de 3800 mL y una masa de urea, disuelta en ese plasma, de 1,14 g.

%soluto p/v= 1.14g/3800ml *100 = 0.03%

Esto quiere decir que hay 0.03 gramos de urea por cada 100 ml de plasmaPORCENTAJE MASA-MASA % de soluto de masa p/p = masa de soluto /masa de solucion * 100

Esto quiere decir los gramos de soluto que hay en 100 gramos de solucin.Partes por milln ppm y partes por billn ppbEn el caso de disoluciones acuosas, una parte por milln (1 ppm) equivale a:

Una parte por billn (1 ppb) Es de uso relativamente frecuente en la medida de la concentracin de toxinas o de sustancias que se encuentran a nivel de trazas, como las impurezas o contaminantes.1 ppb= 1ng/ml o Ug/m3

EJEMPLOSSi se disuelven 20 ml de alcohol en 80 ml de agua Cul es el porcentaje de alcohol en la solucin?Cuntos gramos de azcar se necesitan para preparar 200g de una solucin al 10% de azcar?Calcular la cantidad de azcar que debe disolverse en 825 g de solucin para preparar una solucin de azcar al 20%

Ejemplos de expresin de la concentracin en unidades fsicas

1) Un suero glucosado al 5% g/vEsto es 5 gramos de glucosa en 100 ml de solucin

2) Un suero fisiolgico contiene 0.9 % de NaClEsto es 0.9 gramos de NaCl en 100 ml de solucin.

3) Solucin de alcohol al 70% en v/v Esto es 70 ml de alcohol en 100 ml de solucin

4) El agua potable puede contener solamente 1.5 ppm de NaF, esto significa que deben haber 1.5mg de NaF en un litro de agua.

EXPRESION DE LA CONCENTRACION EN UNIDADES QUIMICASMolaridad, MilimolaridadNormalidad o Equivalencias y miliequivalenciasOsmolaridad y miliosmolaridadMolalidad y osmolalidad.

MILIMOLARIDADPara calcular la milimolaridad se obtiene a partir de conocer la molaridad

miliMolaridad = Molaridad *1000Ejemplos1)La solucin fisiolgica tiene una concentracin de NaCl de 0.9% . Qu Molaridad tiene esa solucin fisiolgica y qu milimolaridad.

Peso equivalentesPeso Equivalente depende fundamentalmente de la especie que se trate, ya sea si la solucin electroltica es un cido (HNO3), una base (NaOH) o una sal (NaCl ).

Para el caso de un CIDO, ser el PM del cido, expresado en gramos, dividido entre la cantidad de H+, En el caso de una BASE, se calcular, dividiendo el PM de la base, expresado en gramos, por la cantidad de OH-, Y si se trata de una sal en solucin acuosa, ser el PM de la sal, expresado en gramos, divididla entre la cantidad de cargas positivasmiliEquivalenciasPara el anlisis del equilibrio hdrico y electroltico, se utilizan los miliequivalentes por litro.

Los miliequivalentes se calculan a partir de conocer los equivalentes:

Miliequivalentes = equivalentes/litros *1000

EJEMPLOSLa solucin fisiologica de Hank la concentracin de CaCl2 con (PM= 111) es de 0.14g/L calcular la equivalencia de la sal su miliequivalencia lo mismo para sus iones.

Composicin de los electrlitosComposicin en el Liquido extracelularNa = 142meq/L , K = 4 meq/L, Ca = 5 meq/L, Mg = 2 meq/L, Cl = 103 Meq/L

Composicin en el liquido intracelularNa = 10 meq/L, K = 156 meq/L, Mg = 26meq/L, fosfato = 95 meq/L

Como relacionar miliMolaridad y miliEquivalenciaLa mEquivalencia es igual a la mMolaridad multiplicada por el No. De cargas + o -.

mEq = mM x nmero de cargas (+ o -)EjemploSi tenemos una solucin que contiene 0.24g/L de CaCl2 y queremos calcular la concentracin en trminos de mM y mEq, lo mismo para sus iones.Osmolaridad: En la OSMOLARIDAD, la concentracin queda expresada como:

Osmolaridad = osmoles por litro de solucinSu unidad, en medicina: miliosmoles por litro de solucin (mOsm/L)Cabe recordar que 1 Osm = 1000 mOsm

Como relacionar Molaridad y OsmolaridadOsmolaridad = Molaridad x nmero de particulas.EjemplosKCL se disocia en 2 partculas, una positiva y otra negativaCaCl2 se disocia en 3 partculas, una positiva y 2 negativas.

OSMOLARIDADUna solucin es isotnica si tiene una osmolaridad parecida a la del plasma un rango de 282- 292 Osmoles/L.

Si tiene una osmolaridad por encima de ese rango la solucin es hipertnica con respecto al plasma

Si tiene una osmolaridad menor a ese rango es una solucin hipotnica con respecto al plasma.

OSMOLALIDADEn la OSMOLALIDAD, la concentracin queda expresada como:Osmolalidad = osmoles por kilogramo de agua

Su unidad, en medicina: miliosmoles por kilogramo de agua (mOsm/kg)

PARTICULAS DE SOLUTO EN EL PLASMAQu PARTICULAS de solutos hay en el plasma? Como ya sabemos, hay electrolitos, como el Na+, el Cl-, el K+, no electrolitos, como la urea y la glucosa, sustancias de alto peso molecular, como los lpidos y las protenas y muchas otras que estn en baja concentracin, como las vitaminas, por ejemplo. Todas ellas JUNTAS determinan la osmolaridad del plasma. Osmolalidad y osmolaridad son dos trminos que se usan para expresar la concentracin de solutos totales u OSMOLES de una solucin.

OSMOLARIDAD Y OSMOLALIDAD Debemos saber que hay veces en que la diferencia entre una y otra manera de expresar y preparar una solucin es mnima y por lo tanto puede usarse osmolalidad (mOsm/kg) u osmolaridad (mOsm/L) indistintamente. Por el contrario, en otros casos, Ia diferencia es grande y se hace OBLlGATORlO usar mOsm/kg. ya que los osmoles estn disueltos SOLO en el agua y no en todo el volumen de la solucin

DILUCION DE SOLUCIONES Es muy frecuente encontrarse frente a soluciones que han sido preparadas con una concentracin que es demasiado elevada para un determinado propsito. Por ello, es muy habitual la necesidad de diluir una solucin en su solvente

C 1 . V 1 = C 2 . V2

EJEMPLOSe dispone de una solucin de NaCl al 0,9%. De ella se toman, con una pipeta, 5 mL y se los coloca en un matraz de 250 mL, completndose el volumen con agua destilada. Calcule:- La dilucin efectuada

C1: NaCl al 0,9%SOLUCIN CONCENTRADAV1: 5 mL

C2: ??SOLUCIN DILUDAV2: 250 mL