SOLUCIONES DE ELECTROLITOS

Presentación del tema: "SOLUCIONES DE ELECTROLITOS"— Transcripción de la presentación:

1 SOLUCIONES DE ELECTROLITOS
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

2 SOLUCIONES DE ELECTROLITOS
solvente Soluto: electrolito fuerte débil Iones en solución Atmosfera iónica Solvatación Movilidad del ión

3 SOLUCIONES DE ELECTROLITOS
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. ATMOSFERA IONICA PROCESO POR EL CUAL CADA ION EN SOLUCION SE RODEA DE MOLECULAS DEL SOLVENTE ORIENTADAS EN FORMA ESPECIFICA. “ESTABILIZACION” DEL ION EN SOLUCION SOLVATACION

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 Cuando la fuerza aceleradora equilibra a la fuerza retardadora se obtiene la velocidad de migración del ión Los iones se mueven en medio del solvente, que ejerce una Fuerza retardadora por fricción sobre su movilidad (resistencia viscosa)

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

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

7 Conductancia y conductividad en soluciones
Se mide Conductancia: L = 1/R (función de A y l) Unidades de L: ohm-1  S (Siemens) Conductividad o conductancia específica: k = 1/R . l/A Unidades de k: ohm-1. m-1 Se calcula  = L . C Conductividad (k) 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 k Concentración Electrolito fuerte Electrolito débil

8 Conductividad Molar o Conductividad Equivalente
Para normalizar las conductividades desde el punto de vista químico, se usa: 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.  = k / C C: conc. Molar o conc. normal m = k / [M] Unidades: ohm-1 m2 mol-1 Unidades: ohm-1 m2 eq-1 eq = k / [N]

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

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

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

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

13 Ley de la migración independiente de los iones (Kohlrausch, 1869-1880)
La diferencia de L0 entre pares de sales con un ión común es constante (298 K; -1. m2. mol-1): ClK NO3K HOK ClNa NO3Na HONa D : Esta regla permite calcular el L0 de los electrolitos débiles como: L0 (AcH) = L0 (AcNa) + L0 (ClH) - L0 (ClNa) = -1. m2. mol-1

14 Ley de la migración independiente de los iones
La L0 de un electrolito es la suma de las L0 de sus iones, considerando sus coeficientes estequiométricos: L0 (sal AB) = -. L0 (A-) + +. L0 (B+) Algunos valores de L0 para iones (mS. m2. mol-1): H HO Na Cl K Ac Ca Br

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

16 D: coeficiente de difusión. [m2/s] Se determina experimentalmente
DIFUSION ACCION DE UNA FUERZA GRADIENTE DE CONCENTRACION (de mayor a menor concentración) GRADIENTE DE POTENCIAL QUIMICO (de mayor  a menor ) 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. [m2/s] Se determina experimentalmente

17 DIFUSION Proceso mediante el cual los gradientes de concentración de una solución disminuyen en forma espontánea hasta obtener una distribución homogénea y uniforme integración 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 medio Distancia de difusión media Dirección definida Movimiento molecular individual aleatorio

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

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 PERMEABILIDAD MECANISMO DE TRANSPORTE MANTENER DIFERENCIAS EN CONCENTRACIONES IONICAS A AMBOS LADOS DE LA MEMBRANA MUY PERMEABLE AL AGUA, CO2, O2 LAS MOLECULAS PEQUEÑAS PASAN CON MAS FACILIDAD QUE LAS GRANDES. EN GENERAL SON IMPERMEABLES A MOLECULAS GRANDES COMO PROTEINAS DIFUSION SIMPLE DIFUSION FACILITADA TRANSPORTE ACTIVO

21 MEMBRANA BIOLOGICA

22 MEMBRANA BIOLOGICA Difusión facilitada Difusión simple
(a favor de un gradiente electroquímico) Difusión simple (compuestos no polares, a favor de gradiente de concentración) Transporte activo primario (en contra de un gradiente electroquímico) 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)

23 Se genera un potencial de membrana
Equilibrio Gibbs-Donnan i C+ A- P- e C+ 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
Equilibrio Gibbs-Donnan 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) 24

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 25

26 POTENCIAL QUIMICO DE MEMBRANA CELULAR

27 POTENCIAL ELECTRICO DE MEMBRANA CELULAR
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 27

28 POTENCIAL DE MEMBRANA CELULAR
. 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. Ecuación de Goldman 28

29 Comparación de las concentraciones iónicas en el exterior y en el interior de una célula de mamífero
110 5-15 Cl- Aniones 4 x 10-5 ( o pH 7.4) 7 x 10-5 ( o pH 7.2) H+ 1-2 10-4 Ca2+ 0.5 Mg2+ 5 140 K+ 145 Na+ Cationes Concentración extracelular (mM) Concentración intracelular Componente