Propiedades Químicas del Agua: Coloides, pH y Sistemas Amortiguadores

Disoluciones Coloidales

En ellas, las cabezas polares forman enlaces de hidrógeno con el agua y los grupos apolares se mantienen unidos por interacciones hidrofóbicas.

Las grandes moléculas, como las proteínas, si son solubles en agua, forman un tipo especial de disoluciones denominadas disoluciones coloidales.

Las disoluciones coloidales pueden estar en dos estados:

• Sol: Predomina la fase dispersante.
• Gel: Predomina la fase dispersa.

Las soluciones coloidales pueden separarse por diálisis por medio de membranas cuyos poros solo permiten pasar las moléculas de pequeño tamaño y no las partículas coloidales.

Ionización y pH

Una pequeña parte de las moléculas de agua están ionizadas al unirse un átomo de hidrógeno de una molécula al oxígeno de otra molécula, rompiendo su unión con la primera.

Las sustancias básicas se disocian también produciendo iones OH⁻ que se unen a los iones H₃O⁺ formándose dos moléculas de agua, por lo que la concentración de iones H₃O⁺ del agua disminuye.

La concentración de iones H₃O⁺ del agua se puede tomar, por lo tanto, como una medida de su acidez, si es alta, o de su basicidad, si es baja.

Definición de pH

El pH se define como el logaritmo decimal negativo de la concentración de iones H₃O⁺ de una disolución.

En el agua pura, la concentración de protones es de 10⁻⁷ moles por litro (pH = 7).

Por lo tanto:

• Si el pH < 7, la disolución será ácida.
• Si el pH = 7, será neutra.
• Si el pH > 7, será básica.

Regulación del pH: Sistemas Amortiguadores

Mantener un pH aproximado a 7 es crucial. Los sistemas tampón o amortiguadores cumplen un papel importante en esta regulación, ya que pueden captar o liberar protones según sea necesario.

Ejemplos de tampones biológicos:

• Extracelular: Tampón carbonato.
• Intracelular: Tampón fosfato.

Mecanismo de Acción de los Tampones

Adición de Ácidos

Cuando se añaden ácidos, los protones (H⁺) se combinan con el bicarbonato (HCO₃⁻), produciendo más ácido carbónico (H₂CO₃).

Esto altera el equilibrio:

1. El equilibrio del tampón se desplaza para consumir los H⁺ añadidos.
2. El exceso de ácido carbónico (H₂CO₃) se descompone y se elimina en forma de CO₂ (que se exhala) y H₂O.

Adición de Bases

Cuando se añaden bases, estas consumen H⁺. Esto desplaza el equilibrio del ácido carbónico (H₂CO₃) para producir más H⁺ y HCO₃⁻.

El mecanismo es el siguiente:

1. La disminución de H⁺ (por reacción con la base) altera el equilibrio H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻.
2. El ácido carbónico (H₂CO₃) se disocia para reponer los H⁺ consumidos, produciendo también más bicarbonato (HCO₃⁻).