Estructura del agua

Estructura-Función

Las propiedades del solvente. -La estructura de las biomoléculas depende de Las propiedades del solvente.

El agua es la causa material de todas las cosas El agua es la causa material de todas las cosas. (Tales de Mileto, 624-546 ac) Substancia única, ubicua, componente mayoritario de los seres vivos.

Naturaleza y propiedades: Filósofos, naturalistas y científicos Propiedades anómalas → Parcialmente incomprendida:

Propiedades: Esenciales para la vida, afectan tamaño y forma de los seres vivos. Determinan los límites físicos en los que podemos funcionar.

Vernon 1891 Efecto de máxima densidad V (f) T →Agregación de moléculas de agua. Rubner 1922 En soluciones con proteína y otros componentes celulares una fracción del agua no se congela a -20 0C.

1930s Gortner et al. Disolución de sacarosa en agua en diferentes tipos de soluciones. Determinaron la solubilidad determinando la disminución en la temperatura de fusión (propiedades coligativas ΔTf = Kf m)

1930s Gortner et al. Disolución de sacarosa en agua en diferentes tipos de soluciones. Determinaron la solubilidad determinando la disminución en la temperatura de fusión (propiedades coligativas ΔTf = Kf m) El agua “celular” disuelve menos sacarosa que el agua pura → agua “mas estructurada” que el agua “bulto”.

Agua líquida Rayos X (Morgan & Warren 1938) Infrarojo (Magat 1936) Bernal y Fowler: Modelo continuo uniforme Átomos de O con coordinación tetrahédrica, los puentes de hidrógeno se “doblan” (no son perfectamente colineales) de manera que no se observa orden después del primer vecino.

Comparación de propiedades fisicoquímicas. Tamaño ↑ Densidad de interacciones

Alta cohesividad debida a interacciones intermoleculares Teb elevado →Existe principalmente como líquido. ↑Cp y ↑Hvap. Eficiencia en transferencia de calor. Regulación. Enfriamiento. Viscosidad: Velocidad de movimientos moleculares y difusión. Conductancia canales, unión de ligandos. Límite físico para la evolución. La difusión del agua es limitante en varios fenómenos.

Tensión superficial domina sobre fuerza gravitacional y viscosidad. Escala 1 mm: Tensión superficial domina sobre fuerza gravitacional y viscosidad. →Interfase agua-aire: Barrera impenetrable Ambiente y estilo de vida de microorganismos e insectos

Expansión a temperaturas menores a 4 C y al solidificar: Propiedades geofísicas.

Combinación de interacciones: Atractivas: Fuerzas de London (dipolo –inducidos) y repulsivas (translape de electrones) = Interacciones de van de Waals. O 0.32 nm H 0.16 nm. Distancia O-H 0.096 nm → Forma aproximadamente esférica

Eléctricamente neutra. Pero muy polarizada. (Cargas parciales) Momento Dipolar permanente Gas 6 x 10 30 C m Mayor en líquido y sólido 8 x 10 30 C m debido a la polarización inducida.

Reacciones ácido-base limitadas por difusión.

Tipos de Hielo

Diferencias entre hielo y agua

Arreglo tetrahédrico

Puentes de Hidrógeno Puente de hidrógeno. Interacción entre dos átomos electronegativos y un átomo de Hidrógeno. 22.75 kJ/mol (agua-agua en fase gas) (10 RT) (Intermedio entre iónico y covalente)

Arreglos de puentes de Hidrógeno

Hidratación de solutos polares y no polares

Hidratación de solutos polares y no polares

Hidratación de solutos polares y no polares

Clatratos

Clatratos

Solubilidad vs ciclohexano

TD transferencia

Escalas de hidrofobicidad

Puentes de hidrógeno en proteínas

Hidratación de interfases