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Estructura del agua
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Estructura-Función
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-La estructura de las biomoléculas depende de Las propiedades del solvente.
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• 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.
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• Naturaleza y propiedades: Filósofos, naturalistas y
científicos
• Propiedades anómalas
• → Parcialmente incomprendida:
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• Propiedades:
• Esenciales para la vida, afectan tamaño y forma de los seres vivos.
• Determinan los límites físicos en los que podemos funcionar.
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• 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.
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• 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)
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• 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”.
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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.
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Comparación de propiedades fisicoquímicas.
Tamaño ↑ Densidad de interacciones
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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.
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• ↑ Tensión superficial
• 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
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• Expansión a temperaturas menores a 4 C y al solidificar: Propiedades geofísicas.
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• 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
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• 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.
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Reacciones ácido-base limitadas por difusión.
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Tipos de Hielo
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Diferencias entre hielo y agua
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Arreglo tetrahédrico
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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)
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Arreglos de puentes de Hidrógeno
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Hidratación de solutos polares y no polares
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Hidratación de solutos polares y no polares
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Hidratación de solutos polares y no polares
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Clatratos
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Clatratos
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Solubilidad vs ciclohexano
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TD transferencia
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Escalas de hidrofobicidad
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Puentes de hidrógeno en proteínas
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Hidratación de interfases