A causa de la pequeña masa del átomo de hidrogeno y dado que su único electrón se halla fuertemente retenido por el átomo de oxigeno, hay una tendencia limitada del Ion de hidrogeno al disociarse del átomo de oxigeno al que se halla unido covalentemente en una molécula de agua y saltar al átomo de oxigeno de la molécula de átomo adyacente a la cual se halla unido por enlace de hidrogeno, supuesto que la energía interna de cada molécula sea favorable.
En esta reacción se produce el Ion hidronio ( H30 +) y el Ion hidroxilo (OH-). En un litro de agua pura a 25ºC. En un momento dado exigen solamente 1.0* 10exp-1 mol de iones H2O y una cantidad de iones OH según muestra las medidas de conductividad eléctrica.
Aunque que por convención se emplea el símbolo H+, con objeto de abreviar, debe recalcarse que el agua no existen protones desnudos o iones hidrogeno en cantidad significativa; se hallan solamente en forma hidratada; el propio ion hidronio, H20+, se hidrata posteriormente por formación, de enlaces de hidrógenos adicionales con el agua para formar H204, así como formas de hidratación mas elevada el Ion hidroxilo se halla también hidratado en el agua liquida.
Vemos en la tabla que la velocidad de emigración aparente de los iones de H2O+ en un campo eléctrico es muchas veces superior a la de los cationes univalentes Na+ o K+ esta anomalía es debida a que un protón puede saltar muy rápidamente desde el Ion hidronio, a la que se une por enlace de hidrogeno así una carga eléctrica positiva puede desplazarse a una determinada distancia desde una molécula de agua a una con poco movimiento de las propias moléculas de agua. Una serie de tales saltos protónicos tiene el efecto de tras localizar los protones a una velocidad que es mucho mayor que la velocidad de difusión, o movimiento global de los iones H3O+por si mismos. Los saltos protónicos a lo largo de las moléculas de agua inmovilizadas
En la red cristalina de hielos son los responsables de que el hielo, a pesar de su rígida estructura, posea casi la misma conductividad eléctrica que el agua liquida. La conducción de protones a través de las moléculas de agua unidas por en lace de hidrógeno, llamada efecto túnel puede ser un fenómeno importante en los sistemas biológicos.
Efectos de los solutos sobre las propiedades del agua
La presencia de solutos disueltos provocan cambios en la estructura y en las propiedades del agua liquida. Por ejemplo, cuando una sal tal como NaCI se disuelve en el agua , los iones Na+ y CI- , se hallan rodeados de una capa de dipolo de l agua. Estos iones hidratados poseen una geometría algo diferente de las agrupaciones de moléculas de agua unidas mediante enlaces de hidrogeno; su ordenación superior y de estructuras es mas regular. la tabla 2-3 muestra las distancias iterionicas medias en disoluciones acuosas de NaCI de función de la concentración de la sal. Observemos cuando la concentración de NaCI es d 0.15 M, que es la concentración aproximada del NaCI es el plasma sanguíneo(y la de sales de K+ en el citoplasma celular) Los iones Na+ y CI- hidratado poseen un diámetro de 0.5 a 0.7 nm y un agrupamiento tetraédrico de cinco moléculas de agua tiene un diámetro de apoximadamente 0.5 nm,esta claro que debe haber un cambio considerable en la estructura tridimensional y en la propiedades del agua liquida cuando se disuelve NaCI en ella a la concentración aproximada con que se encuentre en los fluidos biológicos. Las sales disueltas tienden, por tanto a “romper” la estructura normal del agua.
El efecto del soluto sobre el disolvente se manifiesta en otro conjunto de propiedades a saber las propiedades coligativas de las disoluciones, las cuales dependen del numero de partículas del soluto por unidades de volumen del disolvente.
Los solutos producen efectos característicos en el disolvente tales como el descenso del punto de congelación, la elevación del punto de ebullición y la disminución de la presión de vapor. Confieren también a la disolución la propiedad de la presión osmótica. El peso molecular gramo de un soluto ideal, no asociado ni disociado, no volátil disuelto en 1000g de
Producto iónico del agua: escala de ph.
La disolución iónica del agua es un proceso de equilibrio:
Para el cual podemos escribir la constante de equilibrio.
En las que los corchetes indican las concentraciones en moles por litros. La magnitud de esta constante de equilibrio, a cualquier temperatura dada, puede calcularse a partir de las medidas de conductividad del agua destilada. Puesto que la concentración del agua, en el agua pura, es muy elevada (es igual al numero de gramos de agua en un litro divididos por el peso molecular gramos, ósea 1000/18 = 55.5 M) y la concentración de iones H+ y OH- es muy pequeña (1X 10 e-3 M a 25º C.) la concentración molar del agua nio cambia significativamente por ligerísima ionización. La contaste de equilibrio puede simplificarse a la expresión siguiente:
Y el termino 55.5 X Keq puede sustituirse por una constante
El valor de Kw a 15ºC es de 1.0 X 10e-24. en una disolución acida la concentración H+ es relativamente elevada OH- correspondiente baja; en una disolución basica la situación se invierte.
El producto iónico del agua, Kw constituye la basa para la escala de PH que es un medio de designar la concentración real de iones H+ y 1.0M de OH-. La escala de PH fue ideada por bioquimico danès S. P. L. Sprensen como medio de evitar números engorrosos tales como 0.00000001 ò 1.0 X 10e -7 para expresar las bajas concentraciones de ion Hidrogeno de los fluidos biológicos. Definió el pH como
En una disolución neutra a 25º C.
El pH del tal disolución es
El valor de 7.0 para el pH de una disolución exactamente neutra no es, por tanto. Una cifra escogida de manera arbitraria; deriva del valor absoluto del producto iónico del agua 25º C. resultas muy importante observar que la escala de pH logaritmo. Decir que dos disoluciones difieren en su pH en una unidad significa que una disolución posee una concentración de iones Hidrogeno 10 veces superior a la otra.
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