Organización Celular

 La célula como unidad estructural y funcional.           

 

Célula, unidad mínima de un organismo capaz de actuar de manera autónoma. Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se acepta que ningún organismo en un ser vivo si no consta al menos de una célula. Algunos organismos microscópicos, como bacterias y protozoos, son células únicas, mientras que los animales y plantas están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos. Aunque los virus y los extractos acelulares realizan muchas de las funciones propias de la célula viva, carecen de vida independiente, capacidad de crecimiento y reproducción propios de las células y, por tanto, no se consideran seres vivos. La biología estudia las células en función de su constitución molecular y la forma en que cooperan entre sí para constituir organismos muy complejos, como el ser humano. Para poder comprender cómo funciona el cuerpo humano sano, cómo se desarrolla y envejece y qué falla en caso de enfermedad, es imprescindible conocer las células que lo constituyen.

 

 

Caracteres generales de la células: forma, tamaño, color, etc.

 

Hay células de formas y tamaños muy variados. Algunas de las células bacterianas más pequeñas tienen forma cilíndrica de menos de una micra o µm (1 µm es igual a una millonésima de metro) de longitud. En el extremo opuesto se encuentran las células nerviosas, corpúsculos de forma compleja con numerosas prolongaciones delgadas que pueden alcanzar varios metros de longitud (las del cuello de la jirafa constituyen un ejemplo espectacular). Casi todas las células vegetales tienen entre 20 y 30 µm de longitud, forma poligonal y pared celular rígida. Las células de los tejidos animales suelen ser compactas, de 10 a 20 µm de diámetro y con una membrana superficial deformable y casi siempre muy plegada.

Pese a las muchas diferencias de aspecto y función, todas las células están envueltas en una membrana —llamada membrana plasmática— que encierra una sustancia rica en agua llamada citoplasma. En el interior de las células tienen lugar numerosas reacciones químicas que les permiten crecer, producir energía y eliminar residuos. El conjunto de estas reacciones se llama metabolismo (término que proviene de una palabra griega que significa cambio). Todas las células contienen información hereditaria codificada en moléculas de ácido desoxirribonucleico (ADN); esta información dirige la actividad de la célula y asegura la reproducción y el paso de los caracteres a la descendencia. Estas y otras numerosas similitudes (entre ellas muchas moléculas idénticas o casi idénticas) demuestran que hay una relación evolutiva entre las células actuales y las primeras que aparecieron sobre la Tierra.

En cuanto a su color, originariamente las células son incoloras; cuando presentan color se debe a pigmentos incluidos en su estructura, como por ejemplo los glóbulos rojos que son amarillos por la hemoglobina, las células epidérmicas por la melanina, las células vegetales por la clorofila.  

Espacio extracelular.  

 El espacio extracelular está compuesto por sustancias fabricadas o no por las mismas células y excretadas por ellas.

Por ejemplo en el tejido epitelial, la sustancia extracelular es escasa o nula, puesto que las células están muy juntas, ya que sirven de revestimiento, protección y secreción.

En el tejido sanguíneo esta sustancia es líquida y abundante llamada plasma o linfa. En el conjuntivo es semilíquida, ya que las fibras que le dan elasticidad se localizan fuera de las células.

En el tejido cartilaginoso la sustancia extracelular es sólida, una red de células óseas se encuentra inmersa en un sólido material secretado por ellas  

 Organización celular.

 

Células vegetales y células animales: diferencias y analogías.

 

	Célula animal	Célula vegetal
Membrana plasmática	presente	presente
Núcleo	presente	presente
Nucleolo	presente	presente
Retículos	presente	presente
Vacuolas	pequeñas	grandes
Mitocondrias	presente	presente
Cromosomas	presente	presente
Centrosoma	presente	ausente
Plástidos	ausentes	presentes
Pared celular	ausente	presente
Plasmodesmos	ausentes	presentes

                                                                                                                                                                                                                       

 La estructura celular:

  Membrana celular (citoteca). Características. Estructura química: mosaico fluido. Funciones.

 La membrana celular es la capa más externa de la célula viva. Controla el paso de los materiales hacia el interior o el exterior de ella, En fechas recientes, S. J. Singer y G. L. Nicholson propusieron el modelo del mosaico fluido . Este propone una doble capa de fosfolípidos con sus extremos polares orientados hacia las superficies interna y externa y sus extremos hidrofóbicos dirigidos en yuxtaposición hacia el centro de la bicapa. Este modelo del mosaico fluido explica mejor la naturaleza dinámica de las proteínas de la membrana. Según este modelo, dichas proteínas pueden localizarse en la superficie exterior o en la interior de la bicapa lipídica (proteínas extrínsecas) o bien en la matriz fosfolípidica (proteínas intrínsecas); algunas están embebidas en la bicapa pero asoman hacia el exterior, el interior o ambos lados. Las estructuras primaria y terciaria de las proteínas son congruentes con la posición de éstas dentro de la membrana o sobre ella. En las proteínas intrínsecas predominan los aminoácidos hidrofílicos; por el contrario, las proteínas extrínsecas cuentan con residuos hidrofílicos que se unen al extremo polar de los fosfolípidos e interactúan con la solución acuosa circundante. Según este modelo, es posible cierta circulación lateral de los fosfolípidos y las proteínas.

    Mecanismo de transporte y recepción de membranas externas: fagocitosis y pinocitosis.

 La propiedad de fagocitosis determina la ingestión por la célula de partículas sólidas.

En los protozoos, la fagocitosis de las amebas: al toparse con el alimento , la ameba lo rodea emitiendo pseudópodos y lo ingiere cubriéndolo con parte de su membrana plasmatica, formando una vacuola digestiva, esta vacuola circula por el citoplasma y a ella se le suma un lisosoma con enzimas digestivas, quienes disuelven la partícula transformándola en sustancias simples que son transportadas fuera de la vacuola hacia el citoplasma. Los desechos que quedan dentro de la vacuola  ahora llamada excretora siguen dentro de ella hasta el momento que tocan con la membrana plasmatica y son expulsados al exterior, reventándose.

En los metazoos, las células blancas fagocitan sustancias extrañas eliminando posibles peligros para el organismo.

 La propiedad de pinocitosis, por la que, además de incorporar partículas sólidas, la célula incorpora vesículas líquidas; este modo de obrar determina que la membrana celular produzca un movimiento activo y potente que, donde la membrana produce una invaginación, donde las vesículas son rodeadas, y luego englobadas por los pliegues que en este movimiento produce el citoplasma. Una vez que penetran, las vesículas se trasladan por el citoplasma siguiendo el mismo proceso que en la fagocitosis. la pinocitosis es observable en el tejido conjuntivo. 

 

Organelos su estructura y funciones.

 MITOCONDRIAS

 Son uno de los orgánulos más conspicuos del citoplasma y se encuentran en casi todas las células eucarióticas. Observadas al microscopio, presentan una estructura característica: la mitocondria tiene forma alargada u oval de varias micras de longitud y está envuelta por dos membranas distintas, una externa y otra interna, muy replegada. Las mitocondrias son los orgánulos productores de energía. La célula necesita energía para crecer y multiplicarse, y las mitocondrias aportan casi toda esta energía realizando las últimas etapas de la descomposición de las moléculas de los alimentos. Estas etapas finales consisten en el consumo de oxígeno y la producción de dióxido de carbono, proceso llamado respiración, por su similitud con la respiración pulmonar. Sin mitocondrias, los animales y hongos no serían capaces de utilizar oxígeno para extraer toda la energía de los alimentos y mantener con ella el crecimiento y la capacidad de reproducirse. Los organismos llamados anaerobios viven en medios sin oxígeno, y todos ellos carecen de mitocondrias.

CLOROPLASTOS

Son orgánulos aún mayores y se encuentran en las células de plantas y algas, pero no en las de animales y hongos. Su estructura es aún más compleja que la mitocondrial: además de las dos membranas de la envoltura, tienen numerosos sacos internos (granum) formados por membrana que encierran el pigmento verde llamado clorofila. Desde el punto de vista de la vida terrestre, los cloroplastos desempeñan una función aún más esencial que la de las mitocondrias: en ellos ocurre la fotosíntesis; esta función consiste en utilizar la energía de la luz solar para activar la síntesis de moléculas de carbono pequeñas y ricas en energía, y va acompañado de liberación de oxígeno. Los cloroplastos producen tanto las moléculas nutritivas como el oxígeno que utilizan las mitocondrias.

 

Membranas interna

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

RUGOSO

Es una serie de conductos membranosos que atraviesan el citoplasma de la mayor parte de las células eucariotas. Forma una red ininterrumpida que se prolonga desde la membrana celular hasta la membrana nuclear. En algunas regiones de la célula se ve como una serie de discos o  sacos aplanados. En muchas partes de la célula, el RE está asociado con unos pequeños gránulos densos situados a lo largo del borde exterior de su membrana. Estas estructuras se denominan ribosomas y le dan aspecto rugoso a ciertas regiones del retículo, por lo que éste se conoce como retículo endoplasmático rugoso (RER) en estas regiones ( frecuentemente asociada con la síntesis de proteínas).

 

LISO

El REL no contiene ribosomas y se observa en regiones celulares que participan en la síntesis y el transporte de lípidos o en la destoxificación de una variedad de venenos.

 APARATO DE GOLGI 

Está formado por pilas de sacos aplanados envueltos en membrana; este aparato recibe las moléculas formadas en el retículo endoplasmático, las transforma y las dirige hacia distintos lugares de la célula.

 

LISOSOMAS

Son pequeños orgánulos de forma irregular que contienen reservas de enzimas necesarias para la digestión celular de numerosas moléculas indeseables.

PEROXISOMAS

Son vesículas pequeñas envueltas en membrana que proporcionan un sustrato delimitado para reacciones en las cuales se genera y degrada peróxido de hidrógeno, un compuesto reactivo que puede ser peligroso para la célula. Las membranas forman muchas otras vesículas pequeñas encargadas de transportar materiales entre orgánulos. En una célula animal típica, los orgánulos limitados por membrana pueden ocupar hasta la mitad del volumen celular total.

CILIOS Y FLAGELOS

Son estructuras piliformes ancladas por uno de sus extremos y capaces de ejecutar diversos movimientos con su extremo libre. Están forrados por una membrana contínua con la membrana celular. Gracias a sus movimientos coordinados, desempeñan un importante papel en la locomoción celular.

CENTRÍOLO

En muchas eucariotas el centríolo parece un par de varilla cilíndricas. Están situados justo encima de la membrana del núcleo y, dado que sus ejes longitudinales son perpendiculares entre sí, forman una cruz. Consta de nueve microtúbulos e intervienen probablemente en la formación del huso acromático, una estructura esencial en la mitosis y la meiosis.

VACUOLAS

Son regiones transparentes y bien definidas en el interior de la célula que contienen agua y materiales disueltos. Funcionan como depósito de líquidos y sales. Una de las peculiaridades más notables de las células de muchas plantas es una enorme vacuola central; dicha vacuola, al hincharse, ejerce presión contra la rígida pared celular, proporcionando así a la célula un alto grado de firmeza o turgencia.

PLÁSTIDOS

En casi todas las células vegetales se observa una variedad de diminutos sacos delimitados por membranas y que contienen pigmentos o bien almacenan almidón. Estos organelos se denominan plástidos. Los cloroplástos pertenecen a este grupo. Los plástidos se mueven pasivamente junto con el citoplasma, que fluye dentro de toda célula vegetal  

El Sistema Periódico y Las Propiedades de los Metales

DESARROLLO DEL SISTEMA PERIÓDICO.

 

Un primer intento de la clasificación de los elementos consistió en ordenarlos en metales y no metales, después Döbereiner observó por primera vez la relación existente entre las masas atómicas de algunos de los elementos y sus propiedades de forma que propuso una clasificación en tríadas de elemento, de propiedades similares, en las que la masa atómica del elemento intermedio era aproximadamente la media aritmética de los extremos. Otro intento de clasificación fue el debido a Newlands, que establecía la denominada ley de las Octavas,de forma que se disponían algunos elementos en orden creciente de masas atómicas. El siguiente intento correspondió a Mendeleiev y Meyer que consistía en una tabla de diez filas horizontales y nueve columnas verticales, incluyendo los gases nobles. El último intento fue la ley de Moseley que constituyó el Sistema Periódico actual, este consta de dieciocho columnas o grupos, y siete filas o períodos. En cada grupo se colocan los elementos de propiedades análogas, y cada período se construye colocando elementos que aumentan en una unidad el nº atómico, del elemento precedente. La distribución de familias de elementos en el sistema periódico es:

1. Elementos representativos.
2. Elementos de transición.
3. Elementos de transición interna.
4. Y el hidrógeno que queda fuera de estas consideraciones.

PROPIEDADES PERIÓDICAS.

Entre las propiedades periódicas más importantes tenemos:

• Energía de ionización:se define como la energía mínima necesaria para arrancar un electrón de un átomo gaseoso en su estado fundamental, transformándolo en un ión positivo. Aumenta en los grupos hacia arriba, y en los períodos hacia la derecha.
• Afinidad electrónica o electroafinidad:es la energía que desprende un átomo gaseoso en su estado fundamental cuando capta un electrón libre transformándolo en un ión negativo. Aumenta a lo largo del sistema periódico de la misma manera que la energía de ionización.
• Electronegatividad:es la tendencia que tiene un elemento para atraer hacia sí el par electrónico del enlace compartido con otro. Varía de la misma forma que los anteriores.
• El radio atómico:nos hace referencia siempre al tamaño de los átomos. Varía aumentando en los grupos hacia abajo y en los períodos hacia la izda.

METALES Y SISTEMA PERIÓDICO.

El sistema periódico actual incluye tres tipos de elementos:

• METALES:ocupan casi tres cuartas partes de él, y están situados en su zona central e izquierda. Tienen tendencia a perder electrones al combinarse con los no metales. Sus valencias serán por tanto positivas.
• NO METALES:son unos pocos que ocupan la parte derecha del Sistema Periódico (excepto la última columna). Tienen tendencia a ganar electrones cuando se combinan con los no metales. Sus valencias son en general, negativas.
• SEMIMETALES:se trata de unos pocos elementos, (B , Si, Ge, As, Sb, Te, Po, At ), situados en una franja diagonal que separa los metales de los no metales. Sus propiedades son intermedias entre ambos.

RESUMEN.

El Sistema Periódico Actual, es una forma de ordenar los elementos, en grupos y en períodos, de manera que en los grupos se colocan los elementos de propiedades análogas, mientras que en los períodos se colocan los elementos que aumentan en una unidad el nº atómico del elemento precedente. Los elementos van a tener una serie de propiedades, entre las que destacan el potencial de ionización, la afinidad electrónica, la electronegatividad y el radio atómico. Por último destacar que dichas propiedades sufren variaciones a medida que nos vamos moviendo por los diferentes elementos del Sistema Periódico.

PROBLEMA N º1.

 

• Defina potencial de ionización y afinidad electrónica.
• Indique razonadamente cómo varían estas propiedades en un grupo y en un período del Sistema Periódico

PROBLEMA N º2.

Dos elementos A y B presentan números atómicos de 56 , y 16, respectivamente. Escriba su configuración electrónica, explique cuántos electrones desapareados presentan en su última capa y cuál de ellos tiene mayor radio atómico.

PROBLEMA N º3.

Dados tres elementos químicos de números atómicos 19, 35, 36 indique:

• La configuración electrónica y el grupo del sistema periódico al cual pertenece cada elemento.
• De los tres elementos, cuál tiene mayor energía de ionización, cuál mayor afinidad electrónica y cuál mayor radio atómico.

PROBLEMA N º4.

 

• Clasifique justificando la respuesta, las siguientes especies químicas, en función del tipo de enlace que presentan de forma mayoritaria: P Cl₅ , H₂ , NH₃, Na , KI , Hg , Cu , Li Br.
• Coloque en orden creciente de su potencial de ionización las siguientes especies químicas: Na , K , Cl , P , Br.

Equilibrio Químico

 

EXPRESIÓN GENERAL PARA LA CONSTANTE K_C

El equilibrio químico es un estado del sistema en el que no se observan cambios a medida que transcurre el tiempo. Así pues, si tenemos un equilibrio de la forma:

 

a A + b B= c C + d D

Se define la constante de equilibrio K_c como el producto de las concentraciones en el equilibrio de los productos elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, dividido por el producto de las concentraciones de los reactivos en el equilibrio elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos, para cada temperatura.

EFECTO DE UN CAMBIO DE LAS CONDICIONES DE EQUILIBRIO.

Existen diversos factores capaces de modificar el estado de equilibrio en un proceso químico, como son la temperatura, la presión, y el efecto de la concentración. La influencia de estos tres factores se puede predecir, de una manera cualitativa por el Principio de Le Chatelier,que dice lo siguiente: si en un sistema en equilibrio se modifica alguno de los factores que influyen en el mismo ( temperatura, presión o concentración), el sistema evoluciona de forma que se desplaza en el sentido que tienda a contrarrestar dicha variación.

• Efecto de la temperatura: si una vez alcanzado el equilibrio, se aumenta la temperatura, el equilibrio se opone a dicho aumento desplazándose en el sentido en el que la reacción absorbe calor, es decir, sea endotérmica.
• Efecto de la presión: si aumenta la presión se desplazará hacia donde existan menor número de moles gaseosos, para así contrarrestar el efecto de disminución de V, y viceversa.
• Efecto de las concentraciones: un aumento de la concentración de uno de los reactivos, hace que el equilibrio se desplace hacia la formación de productos, y a la inversa en el caso de que se disminuya dicha concentración. Y un aumento en la concentración de los productos hace que el equilibrio se desplace hacia la formación de reactivos, y viceversa en el caso de que se disminuya.

K_c y K_p

Para proceder a relacionar la K_c y la K_p debemos relacionar previamente las concentraciones de las especies en equilibrio con sus presiones parciales. Según la ecuación general de los gases perfectos, la presión parcial de un gas en la mezcla vale:

 

p_i = (n_i R T) / V = C_i R T

Una vez que hemos relacionados las concentraciones con las presiones parciales de cada especie, se calcula la dependencia entre ambas concentraciones, simplemente llevando estos resultados a la constante K_c. De esta manera llegamos a la expresión:

 

K_p = K_c (R T )^An

Donde la An es la suma de los moles estequiométricos de todos los productos en estado gaseoso menos la suma de todos los moles de reactivos también gaseosos.

RELACIÓN ENTRE LA VARIACIÓN DE ENERGÍA LIBRE DE GIBBS, Y LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO.

La variación de Energía Libre de Gibbs y la constante de equilibrio están intimamente ligadas entre sí a través de la siguiente ecuación:

 

AG = - R T Ln k_p

donde R es la constante de los gases, T la temperatura absoluta, y K_c la constante de equilibrio.

RESUMEN.

Un sistema en equilibrio dinámico, es aquel en el que la reacción directa y la inversa, ocurren a la misma velocidad. El sistema en equilibrio, puede ser descrito a través de la constante K_c. Si la constante es muy grande, la reacción directa se producirá casi exhaustivamente, mientras que la inversa no ocurre de forma apreciable. Si la constante es muy pequeña, la reacción que domina es la inversa.

Si un sistema en equilibrio, es perturbado en su posición de equilibrio, se produce o bien la reacción directa o la inversa, con objeto de restablecer el equilibrio. Se puede utilizar el Principio de Le Châtelier para predecir de qué forma evolucionará el equilibrio sometido a una perturvación.

• Una disminución del volumen; hace que se produzca la reacción de modo que decrezca, el nº de moles de gas en el sistema.
• Un aumento de la temperatura:

hace que se produzca la reacción endotermica.

La constante de equilibrio se puede relacionar con la energía Libre de Gibbs a través de la ecuación:

AG = - R T Ln K_p

PROBLEMA Nº1.

Para la reacción : Sb Cl₅= Sb Cl₃ (g) + Cl₂(g). La Kp , a la temperatura de 182 ºC , vale 9.31 10^-2. En un recipiente de 0.4 L se introducen 0.2 moles de pentacloruro y se eleva la temperatura a 182 ºC, Hasta que se establece el equilibrio anterior.Calcule:

• La concentración de las especies presentes en el equilibrio.
• La presión de la mezcla gaseosa

PROBLEMA Nº2.

Se tiene el equilibrio: A (g) + B(g) = C (g), para el cual el 0 ,indique razonadamente que le ocurrirá a una mezcla en equilibrio de los tres gases si se realizan sobre ella las siguientes operaciones:

• Aumentar la temperatura.
• Disminuir la presión.
• Añadir un gas inerte como el helio

PROBLEMA Nº3.

Se estudia el siguiente equilibrio: N₂ O₄ (g) = 2 N O₂(g), cuya Kp a 298K es 0.15.

• ¿En qué sentido evolucionará, hasta alcanzar el equilibrio, una mezcla de ambos gases cuya presión parcial sea la misma e igual a 1 atm?
• Si una vez alcanzado el equilibrio se comprime la mezcla , ¿qué le ocurrirá a la cantidad de N O₂? ¿ Cómo será la descomposición de N₂O₄, exotérmica o endotermica, si un aumento de la temperatura provoca un aumento de la concentración de N O₂?

PROBLEMA Nº4.

A 200 K una vasija de reacción de un litro de capacidad contenía una vez alcanzado el siguiente equilibrio : C O_g+ Cl2_g= CO Cl2_g, 0.6 atm de COCl2, 0.3 de CO, y 0.10 atm de Cl2.Si se añade a la vasija 0.4 atm de Cl2, manteniendo la temperatura y el volumen constantes, Calcule:

• El número de moles de CO Cl2 cuando se alcance de nuevo el equilibrio
• El valor de Kc

PROBLEMA Nº5.

En un recipiente cerrado de 200 ml en el que se ha hecho el vacío se introducen 1.28 g de yoduro de hidrógeno. Se calienta a 400 K y se alcanza el equilibrio: 2 H I (g) = I₂(g) + H₂(g). El valor de la Kp para el equilibrio a 400 ºC es 0.017. Calcule:

• El valor de la Kc para este equilibrio a 400 ºC.
• La presión total en el equilibrio
• La composición en peso de la mezcla gaseosa en el equilibrio.

Enlace Químico

ENLACE IÓNICO

Los compuestos iónicos resultan normalmente de la reacción de un metal de bajo potencial de ionización, con un no metal. Los electrones se transfieren del metal al no metal, dando lugar a cationes y aniones, respectivamente. Estos se mantienen unidos por fuerzas electrostáticas fuertes llamadas enlaces iónicos.

NATURALEZA DEL ENLACE COVALENTE

El enlace de tipo covalente se produce entre elementos no metálicos, o no metálicos con el hidrógeno, es decir entre átomos de electronegatividades semejantes y altas en general. Se debe generalmente a la compartición de electrones entre los distintos átomos. En algunos casos puede darse un enlace covalente coordinado o dativo, en el que uno sólo de los átomos cede los dos electrones con que se forma el enlace.

ESTRUCTURAS DE LEWIS, REGLA DEL OCTETO.

Lewis fue uno de los primeros en intentar proponer una teoría para explicar el enlace covalente, por ello creo notaciones abreviadas para una descripción más fácil de las uniones atómicas, que fueron las estructuras de Lewis. Para dibujar las estructuras de Lewis se puede seguir el siguiente método:

1. Se colocan los átomos de la molécula de la forma más simétrica posible.
2. Se determina el nº de electrones disponibles en la capa externa de los átomos de la molécula.A
3. Se calcula la capacidad total de electrones de las capas externas de todos los átomos de la molécula.N
4. El nº total de electrones compartidos es S=N-A
5. Se colocan los electrones S como pares compartidos entre los átomos que forman enlaces.
6. El resto de los electrones A-S se colocan como pares no compartidos para completar el octeto de todos los átomos.

Así lograríamos que todos los átomos unidos por enlaces covalentes tiendan a adquirir la estructura de los gases nobles, esta es la regla de Octeto.

PROPIEDADES DE LOS ENLACES.

1. Propiedades de las sustancias iónicas:
   • Las sustancias iónicas se encuentran en la naturaleza formando redes cristalinas, por tanto son sólidas.
   • Su dureza es bastante grande, y tienen por lo tanto puntos de fusión y ebullición altos.
   • Son solubles en disolventes polares como el agua.
   • Cuando se tratan de sustancias disueltas tienen una conductividad alta.
2. Propiedades de los compuestos covalentes.
   • Los compuestos covalentes suelen presentarse en estado líquido o gaseoso aunque también pueden ser sólidos. Por lo tanto sus puntos de fusión y ebullición no son elevados.
   • La solubilidad de estos compuestos es elevada en disolventes polares, y nula su capacidad conductora.
   • Los sólidos covalentes macromoleculares, tienen altos puntos de fusión y ebullición, son duros, malos conductores y en general insolubles.
3. Los enlaces metálicos:
   • Suelen ser sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio, y sus puntos de fusión y ebullición varían notablemente.
   • Las conductividades térmicas y eléctricas son muy elevadas.
   • Presentan brillo metálico.
   • Son dúctiles y maleables.
   • Pueden emitir electrones cuando reciben energía en forma de calor.

ENLACE METÁLICO.

El enlace metálico es el que mantiene unido a los átomos de los metáles entre sí. Estos átomos se agrupan de forma muy cercana unos a otros, lo que produce estructuras muy compactas. Se trata de redes tridimensionales muy compactas.

RESUMEN.

Los tres tipos de enlaces más frecuentes en las moléculas, son:

1. Enlace iónico: que se suele dar entre un metal y un no metal. Y que da lugar a estructura de redes cristalinas.
2. El enlace metálico, que se da entre dos metales.
3. Y el enlace covalente, que se da entre dos no metales o no metal e hidrógeno. Este se suele representar a través de estructuras de Lewis, que cumplen la regla del octeto, aunque puede haber alguna excepción a dicha regla.

PROBLEMA N º 1.

1. Dibuje la geometría de las moléculas B Cl₃ y H₂ O, aplicando la teoría de Repulsión de Pares Electrónicos de la Capa de Valencia. 2. Explique si poseen momento dipolar. Indique asimismo la hibridación que tiene el átomo central.

PROBLEMA N º 2.

¿Qué información esperaría para poder identificar hierro, oxígeno y cloruro de sodio referente a :

• Tipo de enlace predominante.
• Estado de agregación a temperatura ambiente y presión atmosférica.
• Solubilidad en agua.
• Conductividad eléctrica, tanto en estado sólido como en disolución acuosa.

PROBLEMA N º3.

Dibuje las estructuras de Lewis de las especies químicas siguientes : Be H₂ , B Cl₃, etileno , amoniaco, y sulfuro de hidrógeno.

Justifique la geometría de estas sustancias e indique si hay alguna que sea polar.

PROBLEMA N º4.

En la molécula de eteno:

• ¿Qué hibridación presentan los átomos de carbono?
• Explique cómo se forma el doble enlace según la teoría del enlace de valencia

PROBLEMA N º5.

Escriba la estructura de Lewis del etanol y a partir de ella obtenga el número de oxidación de cada uno de los átomos que constituyen la molécula.

PROBLEMA N º6.

Indique el tipo de enlace que debe romperse:

• Al fundir hielo
• Al fundir hierro
• Al fundir Cs Cl
• Evaporar nitrógeno líquido

Estructura Electrónica de los Átomos

ORÍGENES DE LA TEORÍA CUÁNTICA

 

La teoría cuántica fue propuesta en primer lugar por Max Planck en 1900, para explicar la radiación de un cuerpo caliente. Hoy en día se sabe que la teoría cuántica es una teoría general que se aplica a todas las interaciones de la materia con la energía. Esta teoría se basa en distintos postulados.

 

1. Los átomos y las moléculas sólo pueden existir en ciertos estados, que se caracterizan por una cierta energía. Cuando un átomo o molécula cambia de estado, debe absorber o emitir la cantidad exacta para ir a dicho estado.
   
2. Cuando los átomos o moléculas absorben o emiten luz en el proceso de cambiar sus energías la longitud de onda de la luz está relacionada con el cambio de energía.
   
3. Los estados de energía, de átomos o moléculas se pueden describir por una serie de números llamados números cuánticos

 

MODELO ATÓMICO DE BOHR  

 

Niels Bohr propuso un modelo atómico basado en tres postulados:

1. En un átomo el electrón sólo puede tener ciertos estados de movimiento definidos y estacionarios, en cada uno de ellos tiene una energía fija y determinada.
   
2. En cualquiera de esos estados, el electrón se mueve describiendo órbitas circulares alrededor del núcleo. Sólo son posibles, aquellas órbitas en las que el momento angular del electrón en ellas es un multiplo entero de h/(2pi).
   
3. Un electrón puede saltar de una órbita a otra absorbiendo ( si va hacia una órbita más exterior) o emitiendo (en caso contrario) un cuanto de radiación electromagnética de energía igual a la diferencia existente entre los estados de partida y de llegada.

 

  NÚMEROS CUÁNTICOS Y NIVELES DE ENERGÍA.   

El número cuántico magnético m_l nos dice cómo está orientada la nube electrónica que rodea al núcleo. Toma cualquier valor entero desde -l , hasta +l pasando por cero. El spín s, es el número cuántico asociado al giro del electrón, alrededor de sí mismo. Los valores que toma son + (1/2), -(1/2).   

 

DISTRIBUCIÓN DE LOS ELECTRONES EN LOS ÁTOMOS. Los e^- dentro del átomo se pueden distribuir en niveles principales, subniveles y orbitales. La manera de mostrar cómo se distribuyen los electrones en un átomo, es a través de la configuración electrónica. El orden en el que se van llenando los niveles es: 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p. Pero este orden de llenado debe de cumplir la regla de Hund, que dice: " el orden de llenado en un subnivel es aquel en el que hay un máximo nº de orbitales semillenos. Los electrones de estos orbitales tienen los espines paralelos.

RESUMEN

Los átomos sólo pueden tener energías cuántizadas, es decir sus electrones sólo se pueden situar en ciertos niveles de energías. El modelo mecanocuántico del átomo describe a los electrones en términos de números cuánticos. Hay 4 de estos números, n, l, m_l,s. En un átomo no puede haber dos electrones con los cuatro números cuánticos iguales. Conociendo el orden en el que se van llenando los subniveles, se pueden derivar las configuraciones electrónicas de los átomos.

 

PROBLEMAS

PROBLEMA N º 1.

Indique el nombre, el símbolo y la configuración electrónica de los elementos de números atómicos: 12 , 15 , 17 , 37. ¿Cuántos electrones desapareados tiene cada uno de esos elementos en su estado fundamental?

PROBLEMA N º2.

Ø Nombre los números cuánticos necesarios para caracterizar los electrones en los átomos. Indique su significado y posibles valores. Ø Conteste a las siguientes cuestiones relativas a un elemento con Z = 7 y A = 14: a) Número de protones neutrones y electrones. b) Configuración electrónica y número de electrones desapareados en su estado fundamental. c) Número máximo de electrones para los que ml = 0 , n = 2 , o l = 1.

PROBLEMA N º3.

Dos elementos A y B presentan números atómicos de 56 , y 16, respectivamente. Escriba su configuración electrónica, explique cuántos electrones desapareados presentan en su última capa y cuál de ellos tiene mayor radio atómico.

PROBLEMA N º4.

Escriba los números cuánticos de todos los electrones del elemento número 6.

PROBLEMA N º 5.

Indique el nombre, el símbolo y la configuración electrónica de los elementos de números atómicos: 12 , 15 , 17 , 37.

Magnitudes y Unidades

Cuando distintos observadores cuentan los cambios que experimentan algunos objetos o sus propiedades , es frecuente  comprobar   que algunas de ellas no son interpretadas (propiedades) o relatados (cambios ) de la misma forma por todos ellos  . Son resultados subjetivos , dependen del observador.

Ej . La dificultad de un problema .   

     Si una propiedad , la dificultad , no se puede medir , no es una magnitud . 

       Y si la observación de un fenómeno , no da  lugar a una información cuantitativa , dicha información será incompleta .

Así pues , llamaremos magnitudes , a las propiedades físicas que se pueden medir .

Es por lo tanto necesario saber relacionar los resultados de estas mediciones ,  así como operar con ellos . Las matemáticas son parte del lenguaje que necesitamos para comprender los fenómenos físicos .

  Es comparar  una magnitud con otra , tomada de manera arbitraria como referencia , denominada patrón y expresar cuántas veces la contiene .

Al resultado de medir lo llamamos Medida

  Cuando medimos algo se debe hacer con gran cuidado, para evitar alterar el sistema que observamos . Por otro lado ,  no hemos de perder de vista que  las medidas  se realizan con algún tipo de error , debido a imperfecciones del instrumental o a limitaciones del medidor - errores experimentales - ; por eso , se ha de realizar la medida de forma que la alteración producida  sea mucho menor que el error experimental que se pueda cometer .

        Las medidas que se hacen a  las magnitudes macroscópicas o a las magnitudes  microscópicas requieren técnicas totalmente diferentes .

Unidades

Al patrón de medir le llamamos también Unidad de medida .

Debe cumplir estas condiciones :

    1º .- Ser inalterable ,esto es , no ha de cambiar con el tiempo ni en función de quién realice la medida .

     2º .- Ser universal , es decir utilizada por todos los países .

     3º .- Ha de ser fácilmente reproducible .

  Reuniendo las unidades patrón que los científicos han estimado más convenientes , por razones que aquí no mencionaremos , se han creado los denominados Sistemas de Unidades .

Nos fijaremos en el llamado

Sistema Internacional ( S.I.)

Este nombre se adoptó en el año 1960 en la XI Conferencia General de Pesos y Medidas , celebrada en París buscando en él un sistema universal , unificado y coherente que toma como

  Magnitudes fundamentales :

                                 

Longitud ,               Masa ,               Tiempo ,

Intensidad de corriente eléctrica ,

Temperatura termodinámica ,

Cantidad de sustancia    

Intensidad luminosa .

Toma además como magnitudes complementarias :

Angulo plano y

Angulo sólido .

Magnitud	Nombre de la unidad	Símbolo
Longitud	metro	m
Masa	kilogramo	kg
Tiempo	segundo	s
Intensidad de corriente	amperio	A
Temperatura	Kelvin	K
Cantidad de sustancia	mol	mol
Intensidad luminosa	candela	cd
Angulo plano	radián	rad
Angulo sólido	estereorradián	sr

  

Definición de las Unidades de medida . 

metro : Distancia entre dos trazos realizados sobre  una barra de platino e iridio que se conserva en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas de París . En 1960 , se vuelva a definir como : 1.650.763 , 73 longitudes de onda de la luz anaranjada-rojiza emitida por el átomo de Kriptón 86 . Y se redefine en 1.983 como la longitud recorrida por la luz en el vacío en 1/ 299.792.458  segundos .

kilogramo : Es la masa de un cilindro de platino e iridio que se conserva en la oficina de Pesas y Medidas de París .

segundo : Se define a veces , aunque se sabe que no es un valor constante , como 1/86.400 del día solar medio , esto es , del tiempo que tarda la Tierra en dar una vuelta completa sobre su eje de rotación . La última definición , dada en 1967 , alude a la frecuencia de resonancia del átomo de cesio que es de 9.192.631.770 Hz.y dice que el segundo es , la duración de 9.192.631.770 periodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles energéticos hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio 133.

amperio : Es la intensidad de una corriente eléctrica que al circular en el mismo sentido , por dos conductores paralelos infinitamente largos , situados en el vacío y a un metro de distancia , hace que se atraigan con una fuerza de 2. 10 ^-7 Newtons , por cada metro de longitud .

Kelvin : La escala de temperaturas        adoptada en 1960 en París , se basa en la temperatura del punto triple del agua   273,16 K . La temperatura de congelación del agua a presión normal , se tomó como 273,15 K . Desde este punto , hasta el que le corresponde a la ebullición del agua a dicha presión , se hacen 100 divisiones , grados Centígrados o Celsius , en honor al astrónomo sueco Anders Celsius que fue el que lo propuso en el siglo XVIII .

mol : Es la cantidad de sustancia que contiene tantas unidades elementales de materia ( átomos , moléculas , iones ...) como las que hay en 0,012 kg. de Carbono 12 (6,023 . 10²³ ). Este número es el que conocemos como Número de Avogadro .

candela : Es la intensidad luminosa de una fuente que , en una dirección dada , emite una radiación monocromática de frecuencia 540 . 10¹² Hz y su intensidad energética en esa dirección es 1/683 vatios / estereorradián  .

radián : Es la medida de un ángulo plano central , comprendido entre dos radios , que abarcan un arco de longitud igual al radio con el que ha sido trazado .

estereorradián : Es el ángulo sólido que , con vértice en el centro de una esfera , abarca un área de la superficie esférica igual a la de un cuadrado que tiene por lado , el radio de la esfera .

El resto de las magnitudes -magnitudes derivadas -  se miden en las unidades que resultan utilizando las 7 fundamentales y las 2 complementarias .

Hay algunas unidades que no pertenecen al S.I., cuyo uso está tan extendido , que no es recomendable  abandonarlas .

Son las siguientes :

Magnitud	Nombre de la Unidad	Símbolo = Equivalencia
Masa	tonelada	t = 103 kg.
Tiempo	minuto hora día	min = 60 s hora = 60 min d = 24 h
Volumen	litro	l , L = 1 dm3
Angulo plano	grado minuto segundo	º ’ "

                               

Es frecuente que las unidades del S.I. resulten unas veces excesivamente grandes para medir determinadas magnitudes y otras , por el contrario , demasiado pequeñas . De ahí la necesidad de los múltiplos y los submúltiplos .

 

Prefijos literales y factor numérico

Múltiplos
Prefijos	Símbolo	Equivalencia
exa	E	1018
peta	P	1015
tera	T	1012
giga	G	109
mega	M	106
kilo	k	103
hecto	h	102
deca	da	10
Submúltiplos
deci	d	10-1
centi	c	10-2
mili	m	10-3
micro	µ	10-6
nano	n	10-9
pico	p	10-12
femto	f	10-15
atto	a	10-18

 

 

PREGUNTAS

  Magnitudes y sus Medidas.       

    1º   El valor de una medida no es sólo un número ¿ Qué más debe tener ?

    2º Observa estos valores : 25 m. ; 43 ; 2,5 km. ; 9,75 y 0,23mm ¿Son medidas?

    3º Señala entre las siguientes propiedades las que son magnitudes físicas: la presión atmosférica , la altura , la duración de una clase , el interés de un tema actual , el volumen de un recipiente , la frecuencia de salida de un autobús , intensidad de una tormenta .

    4º Hemos obtenido las medidas expresadas en la tabla ¿ Qué magnitudes   hemos medido ? Completa la tabla .

Magnitud	Medida	Equivalencia ( S.I )
	345 dag
	34 mm
	5 min
	45 cm3
	784 g/c.c

    5º ¿ En qué unidades del S.I. se miden las siguientes magnitudes ?

Tiempo		Velocidad
Superficie		Aceleración
Masa		Distancia
Densidad		Peso
Temperatura		Volumen

    6º.- Indica el número por el que has de multiplicar para pasar de :

                        mg      x.............= Kg ;                 

    mg      x.............= dg

    Kg      x.............= cg ;                  

     hg      x.............= dag

     g      x.............= Kg

 

      La  Técnicas .           

1º .- En el laboratorio  hemos destilado una disolución de permanganato potásico   en agua . Describe brevemente cómo se ha llevado a cabo . ¿ Cuál es la finalidad de la destilación ?2º .- ¿ Has visto cómo se lleva a cabo una destilación ? En caso afirmativo , recuérdala y  contesta a las siguientes preguntas :

    a )Al calentar el matraz , ¿ qué cambios experimenta el termómetro ?

    b )¿ Sube continuamente ? ¿ Se para en algún valor ?            

    c )Mientras la disolución hierve , ¿ Qué temperatura marca el termómetro ?

    d )La temperatura que marca el termómetro a qué sustancia corresponde?¿Por qué no cambia ?                                  

    e )¿ Qué cambios de estado observas que se producen mientras destilamos ?

   3º.-Mientras una sustancia cambia de estado ¿ Qué le ocurre a su temperatura?

 

    4º .- ¿ Cómo filtrarías una mezcla de arena y agua ? Describe cómo lo harías .

    5º .- ¿ Cómo pesarías en la balanza electrónica 2,5 g de azúcar ?

    6º .- Di si la siguiente expresión es cierta o no y por qué ? El agua hierve siempre a 100ºC .

    7º .- ¿ Cómo se preparan 250 ml de una disolución que tenga una concentración de 22 g de azúcar por 100 ml de disolución ? Describe cómo lo harías .

 

    8º .- ¿ En qué consiste la decantación ? Explícala y haz un esquema con los elementos utilizados .

    9º .- Mezclas aceite y vinagre¿ Cómo los separarías , por filtración , por destilación o por decantación ? Justifica tu respuesta .

   10º.-De qué forma podrías eliminar una sustancia sólida , que es ligeramente tóxica   y que está disuelta en el agua ? Describe brevemente el proceso .                        

 

1º .- Tienes un vaso de precipitados con un líquido . Dispones además de :

 

Una balanza electrónica

Una probeta                                  

Agua y

Un objeto de metal .

    a ) ¿ Cómo calcularías la densidad del líquido ?

    b ) ¿ Y la del objeto de metal ?

        2º.-a) ¿Qué quiere decir que la densidad de una disolución sea 1,243 g/c.c.? Expresa ese valor en Kg / l.

        b ) Se tienen 2,5 litros de la disolución anterior ¿ Cuántos gramos de disolución tenemos?

        c ) Y si tenemos 2,486 Kg. de disolución ¿ Cuántos litros de disolución habremos preparado?

        3º .-¿Consideras que la densidad de una sustancia depende de la cantidad de materia que haya ?¿Por qué?

        4º .-La densidad es una medida ¿directa o indirecta? Razona tu contestación.

        5º .-Dos cuerpos macizos , de formas diferentes , están hechos con el mismo material ¿Cómo lo comprobarías?

Noción de Física

  La palabra física viene del término griego que significa naturaleza .

         Hasta principios del Siglo XIX se la consideraba como la ciencia que estudiaba todos los fenómenos naturales y se denominaba filosofía natural .

        Durante el siglo XIX , e incluso actualmente , su campo se reduce y de la Física se dice que estudia los denominados   fenómenos físicos , es decir aquellos procesos en los que no cambia la naturaleza de las sustancia que intervienen .

        Dado que esta definición es poco precisa , hoy día , se prefiere decir que la Física , es una ciencia que estudia los componentes de la materia y sus interacciones mutuas.

        Puesto que el hombre tiene curiosidad sobre el funcionamiento de la Naturaleza , la observa , a través de sus sentidos , pero el conocimiento que adquiere es incompleto , si lo observado no se puede medir .

        El científico William Thomson, también conocido por su título nobiliario de Lord Kelvin (1824-1907 ),formulaba así su pensamiento:

 

        " Con frecuencia digo que al medir usted aquello de lo que está hablando y expresarlo en números , usted sabe algo acerca de ello ; pero cuando no puede expresarlo en números,  su conocimiento es pobre y de una calidad poco satisfactoria ; puede ser el principio del conocimiento , pero en el fondo , no se puede decir que haya usted penetrado a la etapa de Ciencia cualquiera que sea el asunto de que se trate ."

Sistema Respiratorio: Intercambio Gaseoso

Es necesario, en primer lugar, distinguir entre respiración y ventilación:

• Respiración: se refiere al metabolismo aerobio que requiere oxígeno y se lleva a cabo en las mitocondrias para producir agua y energía mediante la cadena de transporte electrónico. En el ciclo de Krebs se produce dióxido de carbono (CO2), sin embargo, en la cadena de transporte electrónico es necesario el oxígeno. Así pues, es necesario liberar el CO2 que se acumula debido a su toxicidad. En general, se suele utilizar la palabra respiración para hablar del intercambio de gases, aunque es una forma errónea.
• Ventilación: La ventilación es lo que vulgarmente se entiende por respiración: es la inhalación de una mezcla de gases y la expulsión de dióxido de carbono.

PIGMENTOS RESPIRATORIOS

Hemoglobina

La hemoglobina consta de dos partes diferentes: la globina y cuatro grupos hemo.

La globina es una proteína con estructura cuaternaria, formada por cuatro monómeros que conforman un tetrámero formado por dos cadenas peptídicas alfa y dos beta, aunque el ser humano es capaz de producir hemoglobina con cuatro cadenas peptídicas diferentes: alfa, beta, gamma y delta.

Cada grupo hemo está compuesto por dos componentes: porfirina y el grupo ferroso. La porfirina consta de un anillo de cuatro unidades que se repiten y que poseen un átomo de nitrógeno en un extremo llamado pirrol. La unión del ión ferroso con protoporfirina se realiza por enlaces coordinados donde los átomos de nitrógeno sustituyen los enlaces del ión ferroso con el agua.

Cada hemoglobina transporta cuatro moléculas de oxígeno, por tanto a mayor concentración de hemoglobina mayor capacidad del pigmento para transportar oxígeno.

Otros pigmentos

• Hemoglobina fetal
• Mioglobina: se da en el músculo, consta de un sólo monómero y un sólo grupo hemo.
• Hemocianina: se da en los moluscos y artrópodos. El ión metálico es cobre y la sangre es azulada.
• Hemoeritrina: se da en análidos y braquiópodos.
• Clorocanocina: anélidos.

Al hablar de un pigmento lo más importante es hablar de saturación que es la relación entre el contenido en oxígeno y la capacidad (%saturación = contenido/capacidad x 100).

La mioglobina sólo transporta una molécula de oxígeno por lo que se satura muy rápidamente y no puede transportar porque está permanentemente saturada, aunque, captura más rápidamente el oxígeno porque tiene más afinidad.

Influencia de los factores en mecanismo ventilatorio

Presión de dióxido de carbono (CO2)

Existe un doble efecto:

• En primer lugar, el efecto de competencia con el oxígeno, la hemoglobina es másafín con el dióxido de carbono pero la presión de CO2 es menor que la presión de O2, así cuando aumenta la presión de CO2, el CO2 tiende a desplazar al oxígeno.
• En segundo lugar, cuando la hemoglobina llega a un tejido con una alta concentración de CO2 baja la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno y se libera éste.

pH

La hemoglobina puede unir H+ donde une el oxígeno, así cuando el pH es muy bajo y por tanto la concentración de H+ es alta, el oxígeno es desplazado, modificándose también la afinidad de la hemoglobina. Esto es lo que se llama efecto Bohr. De este modo, el pH vuelve a subir, esto se produce en vertebrados: al oxigenarse la hemoglobina aumenta la acidez.

En los gasterópodos que poseen hemocianina: al bajar el pH, se produce un efecto Bohr inverso, esto es debido al distinto entorno en el que se habita.

También se da en peces,cefalópodos y crustáceos, pero en este caso al bajar el pH, baja la capacidad por el oxígeno y se llama efecto ROOT.

2,3-difosfoglicerato

Es una molécula equimolar con la hemoglobina. Tiene el mismo efecto que el pH, el CO2 y la temperatura: disminuyen la capacidad de retener el oxígeno en la molécula de hemoglobina. Sirve de tampón a la hemoglobina transportando oxígeno, de este modo evita valores altos de la presión parcial de oxígeno, que pueden ser tóxicas. También es útil para tamponar el efecto de la hemoglobina en condiciones normales como el buceo o las alturas elevadas.

En situaciones de hipoxia, que se producen cuando la presión parcial de oxígeno es baja, la concentración de 2,3-difosfoglicerato aumenta para facilitar la liberación de oxígeno.

El 2,3-difosfoglicerato se produce durante la glucólisis, lo cual favorece que en situaciones de ejercicio físico (donde la glucólisis proporciona energía) el oxígeno se libere más fácilmente de la hemoglobina.

Dióxido de carbono

Se transporta en la hemoglobina y disuelto en el plasma en forma de bicarbonato, de manera que existe mayor cantidad de CO2 en forma de bicarbonato que molecular, una proporción de 20:1.

La reacción que provoca la generación de bicarbonato se da en el plasma de forma natural y muy lentamente, y en el eritrocito (glóbulo rojo) se produce mediante la enzima anhidrasa carbónica que acelera la combinación del dióxido de carbono con el agua para dar ión bicarbonato y protones. Los inhibidores de la enzima anhidrasa carbónica se usan como diuréticos.

La concentración de bicarbonato es mayor en el eritrocito que en el plasma, sin embargo, el anión bicarbonato está cargado negativamente, lo que supone un inconveniente para la salida del bicarbonato del eritrocito. Para compensar esta carga y poder facilitar la salida del bicarbonato, se crea un gradiente de cloruro que entra en el eritrocito. Este mecanismo se llama Desplazamiento del cloruro, de este modo la molécula de hemoglobina mantiene la neutralidad eléctica. Esta es la causa de que la cantidad de cloruro en la hemoglobina sea mayor en la sangre venosa que procede de los tejidos.

El dióxido de carbono interfiere en el transporte de oxígeno. La producción de bicarbonato genera iones H+, que disminuyen el pH, facilitando que la hemoglobina desprenda el oxígeno, del mismo modo, la elevada concentración de dióxido de carbono en los tejidos favorece que la hemoglobina libere las moléculas de oxígeno.

El dióxido de carbono, a veces, reaccionacon el NH2 de las proteínas produciendo enlaces carbamínicos y viajando con ellas.

Cuando la sangre está oxigenada, los protones de la hemoglobina salen para que pueda unirse al oxígeno molecular (O2) con lo que baja el pH exterior. Así se modifca el equilibrio entre el dióxido de carbono y el ión bicarbonato, con lo que se genera CO2.

Cuando la sangre está desoxigenada, sale oxígeno de la hemoglobina, y como ésta sin oxígeno es básica, retiene los protones y hace de amortiguador para evitar que los protones salgan de ella y acidifiquen el medio exterior, generándose ión bicarbonato dentro del eritrocito. Este es el efecto Haldane.

A la hemoglobina oxigenada se le llama oxihemoglobina y la la desoxigenada desoxihemoglobina, cuando la hemoglobina contiene CO2 se le llama carboxihemoglobina.

DIFUSIÓN DE LOS GASES

En los tejidos

En los tejidos, la difusión de gases se produce en función de lo señalado anteriormente. Es una difusión pasiva.

La presión parcial de oxígeno en los tejidos es menor que la presión parcial de dióxido de carbono, la hemoglobina está cargada de oxígeno. Así, reacciona con el dióxido de carbono y el agua, desplazando al oxígeno y saliendo éste al tejido (efecto Haldane).

De este modo , el pH es más ácido por el aumento de protones debido a que el aumento de CO2 en el eritrocito provoca que se genere mucho bicarbonato e iones.

El paso de CO2 a bicarbonato se produce rápidamente en el eritrocito, con lo cual el pH ácido se genera dentro del eritrocito y el bicarbonato está fuera. La salida del bicarbonato se produce por el desplazamiento del cloruro.

A nivel plasmático la concentración de anhidrasa carbónica es muy pequeña, pero existe en los tejidos, de modo que el dióxido de carbono entra rápidamente en el eritrocito.

En los pulmones

En el pulmón la presión parcial de oxígeno es más elevada, el pH es básico y hay pocos protones en el exterior. Igualmente se produce una difusión pasiva.

Debido a la diferencia de presión parcial, el bicarbonato sale de la hemoglobina y por el aumento de la cantidad de bicarbonato en el pulmón, la la reacción se desplaza a la izquierda, por lo que el bicarbonato se rehidrata generando CO2 que se expulsa al epitelio respiratorio.

Al salir el bicarbonato el oxígeno se une a la hemoglobina.

En la pared de los vasos del pulmón existe una cantidad determinada de anhidrasa carbónica que ayuda a que el equilibrio se alcance más rápido, por esta razón el bicarboanto pasa rápidamente a CO2 que es liberado.

EFECTO DE AGENTES TÓXICOS: MONÓXIDO DE CARBONO, NITRATOS Y CLORATOS

Monóxido de carbono

La afinidad de la hemoglobina por el monóxido de carbono es cien veces mayor que la del oxígeno, por lo tanto el monóxido de carbono desplaza fácilmente al oxígen de la hemoglobina, formando carboxihemoglobina casi de manera irreversible, y se produce hipoxia a nivel del tejido porque no entra oxígeno en el cuerpo.

Nitratos y cloratos

El hierro de la hemoglobina está cargado positivamente, Fe+2, porque el Fe+3 no puede transportar oxígeno en la hemoglobina.

Los nitratos y cloratos provocan que la hemoglobina reductasa reduzca el Fe+2 a Fe+3, con lo que la hemoglobina pierde la capacidad de transportar oxígeno. Cuando la hemoglobina contiene Fe+3, se llama metahemoglobina (MeHb) .