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PROPIEDADES DE LOS IONES (CATIONES, ANIONES) EN SOLUCIÓN : los líquidos del cuerpo humano contienen gran variedad de electrolitos RESPONSABLES DE TRANSPORTAR.

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1 PROPIEDADES DE LOS IONES (CATIONES, ANIONES) EN SOLUCIÓN : los líquidos del cuerpo humano contienen gran variedad de electrolitos RESPONSABLES DE TRANSPORTAR CORRIENTE SOLUCION ELECTRICAMENTE CONDUCTORA SOLUCIONES DE ELECTROLITOS

2 Soluto: electrolito solvente fuertedébil Iones en solución Atmosfera iónica Solvatación Movilidad del ión

3 SOLUCIONES DE ELECTROLITOS ATMOSFERA IONICA LOS IONES DE CARGA OPUESTA SE ATRAEN ENTRE SI POR ATRACCION COULOMBICA. LA SOLUCION ES ELECTRICAMENTE NEUTRA PERO CERCA DE CADA ION HAY UN EXCESO DE IONES DE CARGA OPUESTA: ATMOSFERA IONICA: MAS DENSA CUANTO MAYOR SEA LA CANTIDAD DE IONES EN SOLUCION. SOLVATACION PROCESO POR EL CUAL CADA ION EN SOLUCION SE RODEA DE MOLECULAS DEL SOLVENTE ORIENTADAS EN FORMA ESPECIFICA. ESTABILIZACION DEL ION EN SOLUCION

4 SOLUCIONES DE ELECTROLITOS MOVILIDAD IONICA Generada por la aplicación de una diferencia de potencial: Fuerza eléctrica aceleradora: CONDUCTIVIDAD Generada por una diferencia de concentración: DIFUSION Los iones se mueven en medio del solvente, que ejerce una Fuerza retardadora por fricción sobre su movilidad (resistencia viscosa) Cuando la fuerza aceleradora equilibra a la fuerza retardadora se obtiene la velocidad de migración del ión

5 SOLUCIONES DE ELECTROLITOS Velocidad de migración iónica Velocidad a la cual se transporta la carga eléctrica CONDUCTIVIDAD IONICA Disminuye con el aumento de viscosidad y tamaño iónico Proporcional a la movilidad del ion μ = Z e / 6 a

6 l A MetalCELDA DE CONDUCTIVIDAD Primera Ley: V = I. R Segunda Ley: R = l / A Resistividad o resistencia específica SOLUCIONES de ELECTROLITOS. IONES EN SOLUCIÓN y, como los metales, cumplen las Leyes de Ohm Las sales en solución conducen la corriente y, como los metales, cumplen las Leyes de Ohm A Corriente alterna l C: constante de celda de conductividad calibración

7 Conductancia: L = 1/R (función de A y l) Unidades de L : ohm -1 S (Siemens) Conductividad o conductancia específica : = 1/R. l/A Unidades de k ohm -1. m -1 Conductancia y conductividad en soluciones Conductividad ( Es una medida de la facilidad con que la corriente fluye a través de un cubo de solución de un 1 cm de arista. Representa el transporte de carga por migración de los iones en solución Función de la T y la concentración Independiente de A y l Concentración Se mide Se calcula = L. C Electrolito fuerte Electrolito débil

8 Conductividad Molar o Conductividad Equivalente Es una medida de la capacidad de transportar la corriente por mol de soluto o por equivalente de soluto, respectivamente. m = / [M] Para normalizar las conductividades desde el punto de vista químico, se usa: Unidades: ohm -1 m 2 mol -1 = / [N] eq = / [N] Unidades: ohm -1 m 2 eq -1 = / C C: conc. Molar o conc. normal

9 Conductividad Molar a Dilución Infinita ( 0 ): el valor de m extrapolado a concentración = 0 Electrolitos fuertes Ecuación de Onsager m 0 C B 0 C Al aumentar la concentración se manifiestan fuertes interacciones entre iones Efecto de relajación o asimetría Efecto electroforético

10 Duplicar la concentración de electrolito no implica duplicar el número de iones Ac - H+H+ AcH C m Conductividad Molar a Dilución Infinita ( 0 ): el valor de m extrapolado a concentración = 0 Electrolitos debiles = [ ° - B C ] ° A partir de este grafico no es posible determinar °

11 Conductividad Molar a Dilución Infinita ( 0 ) para electrolitos debiles A) METODO GRAFICO: LEY DE DILUCIÓN DE OTSWALD 1/ C m = 1 / (K ° 2 ) 1/ °

12 Conductividad Molar a Dilución Infinita ( 0 ) para electrolitos debiles B) METODO ANALITICO: LEY DE MIGRACIÓN INDEPENDIENTE DE LOS IONES (KOHLRAUSCH) CONDUCTIVIDADES MOLARES O EQUIVALENTES IONICAS A DILUCIÓN INFINITA: TABULADAS + : número de cationes - : número de aniones

13 Ley de la migración independiente de los iones (Kohlrausch, ) La diferencia de 0 entre pares de sales con un ión común es constante (298 K; -1. m 2. mol -1 ): ClK NO 3 K HOK ClNa NO 3 Na HONa : Esta regla permite calcular el 0 de los electrolitos débiles como: 0 (AcH) = 0 (AcNa) + 0 (ClH) - 0 (ClNa) = m 2. mol -1

14 Ley de la migración independiente de los iones La 0 de un electrolito es la suma de las 0 de sus iones, considerando sus coeficientes estequiométricos: 0 (sal AB) = -. 0 (A - ) (B + ) Algunos valores de 0 para iones (mS. m 2. mol -1 ) : H HO Na + 5.0Cl K + 7.4Ac Ca Br - 7.8

15 DIFUSION – TRANSPORTE A TRAVES DE MEMBRANAS TRANSPORTE DE MATERIA FENOMENO DEPENDIENTE DEL TIEMPO ADMINISTRACION DE UN MEDICAMENTO PRINCIPIO ACTIVO SITIO DE ACCION FARMACOLOGICA PROCESOS DE TRANSPORTE DIFUSION ATRAVESAR MEMBRANAS BIOLOGICAS ACCION DE UNA FUERZA

16 GRADIENTE DE POTENCIAL QUIMICO (de mayor a menor ) GRADIENTE DE CONCENTRACION (de mayor a menor concentración) DIFUSION FLUJO DE MATERIA : J : CANTIDAD DE MATERIA QUE DIFUNDE POR UNIDAD DE AREA Y TIEMPO. [ mol m -2 s -1 ] 1° LEY DE FICK D : coeficiente de difusión. [m 2 /s] Se determina experimentalmente

17 2° ley de Fick n : numero de moles de soluto que difunden a través del área A en un tiempo t. ¿Cuanto se desplazan las partículas en el tiempo? Desplazamiento cuadrático medioDistancia de difusión media DIFUSION Proceso mediante el cual los gradientes de concentración de una solución disminuyen en forma espontánea hasta obtener una distribución homogénea y uniforme integración Dirección definida Movimiento molecular individual aleatorio

18 D : INFORMACION DE LA NATURALEZA DEL SISTEMA MOLECULAS DE SOLUTO MAS PEQUEÑAS DIFUNDIRAN MAS RAPIDO Y LA TEMPERATURA FAVORECERA LA DIFUSION. kT: medida de la energía térmica de las moléculas 6 r: medida de la resistencia viscosa a la difusión. : viscosidad del solvente r: radio de la molécula de soluto (considerada esférica) DIFUSION LA DIFUSION SERA MAS RAPIDA A MENOR FUERZA DE FRICCION : f,MENOR VISCOSIDAD DEL SOLVENTE.

19 Membranas Biológicas Constituidas por una bicapa de fosfolípidos y proteínas integrales y periféricas Una de las funciones mas importantes es actuar como portadores de iones y otras moléculas a través de la membrana

20 MEMBRANA BIOLOGICA BARRERA DE PERMEABILIDAD O SELECCIÓN: REGULA EL PASO DE SUSTANCIAS DE UNA REGION A OTRA PERMEABILIDADMECANISMO DE TRANSPORTE MUY PERMEABLE AL AGUA, CO 2, O 2 LAS MOLECULAS PEQUEÑAS PASAN CON MAS FACILIDAD QUE LAS GRANDES. EN GENERAL SON IMPERMEABLES A MOLECULAS GRANDES COMO PROTEINAS MANTENER DIFERENCIAS EN CONCENTRACIONES IONICAS A AMBOS LADOS DE LA MEMBRANA DIFUSION SIMPLE DIFUSION FACILITADA TRANSPORTE ACTIVO

21 MEMBRANA BIOLOGICA

22 Difusión facilitada (a favor de un gradiente electroquímico) Transporte activo primario (en contra de un gradiente electroquímico) Difusión simple (compuestos no polares, a favor de gradiente de concentración) Transporte de iones mediado por un ionóforo (a favor de gradiente electroquímico) Canal iónico (a favor de gradiente electroquímico) Transporte activo secundario (en contra de gradiente electroquímico, dirigido por un ión que se mueve a favor de su gradiente) MEMBRANA BIOLOGICA

23 Equilibrio Gibbs-Donnan iC+A-P- iC+A-P- eC+A- eC+A- Situación: Se encuentran aniones y cationes difusibles en interior y exterior de la célula Se encuentran aniones no difusibles en el interior de la célula Todos los iones en el equilibrio se distribuirán según: C + i A - i = C + e A - e Para lograr la electroneutralidad se deberá observar: C + i = A - i + P - i, C + e = A - e Consecuencias: Se genera un potencial de membrana Se genera una diferencia de concentraciones iónicas entre el interior y el exterior de la célula

24 Célula Na + superior en exterior de la célula K + superior en el interior. Las cargas + del K son contrarestadas por aniones no difusibles, A - (proteínas ) Equilibrio Gibbs-Donnan

25 La tendencia de K+ será a salir, creando una carga negativa del interior de la célula respecto al exterior. La salida de K+ hacia el exterior se interrumpe cuando el potencial de membrana alcanza un valor que contrarresta al de escape, es decir cuando las fuerzas de moción eléctrica y química se han igualado, o lo que es lo mismo, cuando el potencial electroquímico del K+ es cero. Esta situación de equilibrio teórico en la que no hay un flujo neto de K+ en la membrana de la célula se dice que este ión ha alcanzado su POTENCIAL DE EQUILIBRIO

26 POTENCIAL QUIMICO DE MEMBRANA CELULAR

27 ECUACIÓN DE NERST Sirve para calcular el potencial de equilibrio de un ión que está distribuido desigualmente a través de una membrana, siendo ésta permeable a dicho ión. E = RT ln [Ci] ZF [Ce] Donde, E= potencial de equilibrio (mV) R= constante de los gases T= temperatura absoluta (Kelvin) Z= carga del ión F= consante de Faraday [Ce] y [Ci] son las concentraciones del ión a cada lado de la membrana POTENCIAL ELECTRICO DE MEMBRANA CELULAR

28 . El potencial de membrana resulta de la integración de los potenciales de los distintos iones, –K+ que tiene una concentración intracelular más alta, y por tanto tiende a salir, –Na+ y Cl - y Ca 2+ que tienen una concentración mucho más alta en el exterior que en el interior, y por tanto tenderán a entrar en la célula. POTENCIAL DE MEMBRANA CELULAR Ecuación de Goldman

29 Cl - Aniones 4 x ( o pH 7.4)7 x ( o pH 7.2) H Ca Mg K Na + Cationes Concentración extracelular (mM) Concentración intracelular (mM) Componente Comparación de las concentraciones iónicas en el exterior y en el interior de una célula de mamífero


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