Agua y pH

Agua y PH
Agua
El agua es el componente químico predominante de los organismos vivos. Sus singulares propiedades físicas, se derivan de su estructura bipolar y de su excepcional capacidad para formar puentes de hidrógeno. El agua es un reactivo o producto en muchas reacciones metabólicas. Tiene una propensión leve a disociarse hacia iones hidroxilo (OH-) y protones (H+). La regulación delequilibrio del agua depende de mecanismos hipotalámicos que controlan la sed, de la hormona antidiurética (vasopresina, ADH), de la retención o excreción de agua por parte de los riñones, y de la pérdida por evaporación. Una molécula de agua es un tetraedro irregular; con un ángulo de 105°, un tanto asimétrico y con oxígeno en su centro. Los dos hidrógenos y los electrones (e-) no compartidos,ocupan los ángulos del tetraedro. El agua es un dipolo, con una constante dieléctrica alta y con carga eléctrica distribuida de manera asimétrica en toda su estructura. El átomo de oxígeno (O) fuertemente electronegativo empuja los electrones en dirección contraria a los núcleos de hidrógeno (H), lo que les deja con una carga positiva parcial (δ+). Es por su fuerte dipolo y alta constante dieléctricaque el agua puede disolver grandes cantidades de compuestos cargados, como las sales. Un núcleo de hidrógeno parcialmente desprotegido, unido de manera covalente a un átomo de oxígeno o de nitrógeno (N) que extrae e-, puede interactuar con un par de electrones no compartidos sobre otro átomo de oxígeno o nitrógeno, para formar así un puente de hidrógeno. Estos puentes ejercen una profundainfluencia sobre las propiedades físicas del agua. La formación de enlaces de hidrógeno permite al agua disolver muchas biomoléculas orgánicas que contienen grupos funcionales que pueden participar en la formación de enlaces de hidrógeno.
El agua es un excelente nucleófilo1 , esto debido a la carga δ- de sus dos pares solitarios de e-.
1 Un nucleófilo es una molécula rica en electrones. Las reaccionesmetabólicas a menudo comprenden el ataque de nucleófilos sobre átomos con pocos electrones (electrófilos)
El ataque nucleofílico por agua a menudo origina la ruptura de los enlaces amida, glucósido o éster; proceso que recibe el nombre de hidrólisis. Inversamente, durante la formación de un biopolímero, el agua es un producto.
El agua tiene la capacidad de ionizarse, si bien esta capacidad esleve, tiene una importancia fundamental para la vida. La ionización del agua puede representarse como una transferencia de protón (p+) intermolecular que forma un ion hidronio (H3O+) y un ion hidroxilo (OH-). 𝐇𝟐𝐎+ 𝐇𝟐𝐎 ↔𝐇𝟑𝐎++ 𝐎𝐇−
El p+ transferido en realidad se relaciona con una agrupación de moléculas de agua. Los p+’es existen en solución no sólo como H3O+, sino también como multímeros tipoH5O2+ y H7O3+.
A manera sistemática el protón se representa como H+, aun cuando de hecho está muy hidratado.
Los iones hidronio e hidroxilo se recombinan de manera continua para formar moléculas de agua, esto hace imposible el poder declarar que un hidrógeno u oxígeno individual está presente como ion o formando parte de una molécula de agua. En lugar de esto se hace referencia a la probabilidadde que en cualquier instante en el tiempo un hidrógeno estará presente como ion o como parte de una molécula de agua.
La probabilidad real de que un átomo de hidrógeno en agua pura exista como H+ es de alrededor de 1.8 x 10-9, por ende, la probabilidad de que forme parte de una molécula de agua es de casi la unidad.
Para la disociación del agua: 𝑲= 𝐇+ [𝐎𝐇−][𝐇𝟐𝐎]
Donde los corchetesrepresentan concentraciones molares y K es la constante de disociación. Considerando que el agua pura es 55.56 molar y dado que la probabilidad de que un hidrógeno en agua pura exista como un ion hidrógeno es de 1.8 x 10-9, la concentración molar de iones (sean hidronios o hidroxilos) en agua pura es el producto de la probabilidad, veces la concentración molar del agua pura, siendo el resultado 1.0 x...