POTENCIAL QUÍMICO

En termodinámica, dentro de la física y en termoquímica dentro de la química , potencial químico, cuyo símbolo es μ, es un término introducido en 1876 por el físico estadounidense Willard Gibbs,
Gibbs apuntó también que para los propósitos de esta definición, cualquier elemento químico o combinación de elementos en unas proporciones dadas podrían ser considerados una sustancia, tanto si pudieran existir por es alto, el componente querrá salir lo más rápido posible de la fase en que se encuentra y al contrario, si es bajo, querrá permanecer en ella.
El significado preciso del término potencial químico depende del contexto en que es utilizado.

• Cuando se habla de sistemas termodinámicos, potencial químico se refiere al potencial químico termodinámico. En este contexto, el potencial químico es la variación en una función de estado termodinámica característica por la variación en el número de moléculas. Dependiendo de las condiciones experimentales, la función de estado termodinámica característica es o bien la energía interna, la entalpía, la energía libre de Gibbs, o la energía libre de Helmholtz. Este uso concreto del término es el más ampliamente utilizado por los químicos experimentales, los físicos, y los ingenieros químicos.

BIBLIOGRAFÍA
www.zaragoza.unam.mx/edpuel/.../potencial.htm
www.ingenieriaquimica.org/.../velocidad-de-reaccion-potencial-quimico -  

PROPIEDADES COLIGATIVAS (SOLUCIONES ELECTROLÍTICAS)

• SOLUCIONES ELECTROLÍTICAS
  

 Hay soluciones que presentan valores para sus propiedades coligativas, muy

diferentes a lo calculado teóricamente y además son conductoras de la electricidad.

A estas soluciones se les denomina electrolitos y a las otras no electrolitos. Sus

solutos también reciben estas denominaciones. Los electrolitos son generalmente

soluciones de ácidos, bases o sales.

 Van't Hoff introdujo el factor  i  ( factor de Van't Hoff )  para mantener las relaciones

ya estudiadas:

 D T c   =   i m K c

 D T e   =   i m K e

 p V   =   i n R T

 A medida que las soluciones se hacen más diluídas, el factor  i  tiende a tomar

valores enteros positivos  ( 2, 3, 4,  etc. ).

TEORIA DE LA DISOCIACION ELECTROLITICA ( ARRHENIUS )

 Arrhenius estableció la teoría de la disociación electrolítica para los electrolitos.

Se basa en lo siguiente:

 1 ) Los electrolitos en solución o fundidos se disocian parcialmente en iones con

cargas eléctricas, de tal forma que las cargas positivas totales sean iguales a las

cargas negativas totales.

 2 ) Los iones son átomos o grupos de átomos con carga eléctrica positiva para los

metales y carga eléctrica negativa para los no metales o radicales no metálicos.

Estos radicales permanecen sin modificaciones para compuestos químicamente

análogos ( por ejemplo:  Cl –  para todos los cloruros ) .

 3 ) Los iones actúan independientemente unos de otros y de las moléculas

no disociadas. y son diferentes en sus propiedades físicas y químicas.

 4 ) La disociación electrolítica es un proceso reversible, es decir, los iones pueden

reagruparse para formar nuevamente la molécula. A mayor dilución de la solución

el reagrupamiento de los iones se hace más difícil, porque están más alejados.

 En soluciones muy diluidas, prácticamente todas las moléculas se han disociado

y esto explica el hecho de que el factor  i  tome valores enteros positivos en estas

soluciones.     

BIBLIOGRAFÍA

www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r16934.DOC
www.elergonomista.com › Biofisica
fundabiomed.fcs.uc.edu.ve/cap12.pdf  

PROPIEDADES COLIGATIVAS (PRESIÓN OSMÓTICA)

• PRESIÓN OSMÓTICA

Por ósmosis se conoce al fenómeno de difusión de agua a través de una membrana semipermeable (conocidas también como de permeabilidad diferencial o de permeabilidad selectiva).Ejemplos de ese tipo de membrana son la membrana celular, como así también productos como los tubos de diálisis y las envolturas de acetato de celulosa de algunas salchichas. 

La presencia de solutos decrece el potencial de agua de una sustancia, por lo tanto existe más agua por unidad de volumen en un vaso de agua corriente que en el volumen equivalente de agua de mar.

 En una célula, que posee organelas y moléculas grandes, la dirección del flujo del agua es, generalmente, hacia el interior de la célula.

 La presión osmótica se define como la presión hidrostática necesaria para detener el flujo neto de agua  a través de una membrana semipermeable que separa soluciones de composición diferente. La presión osmótica (p) está dada por: 

donde p es presión osmótica medida en atmósferas (atm), R la constante de los gases, T la temperatura absoluta y DC la diferencia de las concentraciones de solutos a ambos lados de la membrana.

La presión osmótica es una propiedad de tipo coligativa, es decir, depende del número de partículas. Así por ejemplo una solución  de NaCl  0,5 M, si estuviera totalmente disociada en Na⁺ y Cl^-, sería equivalente a una solución de glucosa 1M.

	Las soluciones hipertónicas son aquellas, que con referencias al interior de la célula, contienen mayor cantidad de solutos (y por lo tanto menor potencial de agua).
	Las hipotónicas son aquellas, que en cambio contienen menor cantidad de solutos (o, en otras palabras, mayor potencial de agua). Las soluciones isotónicas tienen concentraciones equivalentes de solutos  y, en este caso, al existir igual cantidad de movimiento de agua hacia y desde el exterior, el flujo neto es nulo.

Las células animales se hinchan cuando son colocadas en soluciones hipotónica, algunas como los eritrocitos terminan estallando debido al agua que penetra en ellas por flujo osmótico (se lisan),  

Una de las principales funciones del cuerpo de los animales es el mantenimiento de la isotonicidad del plasma sanguíneo, es decir un medio interno isotónico. Esto elimina los problemas asociados con la pérdida o ganancia de agua desde y hacia las células. Estamos hablando por supuesto de una de las claves de la homeostasis.

A diferencia de la células animales, las células de bacterias y plantas están rodeadas por una pared celular rígida, en este caso 

	Cuando se encuentran en un medio hipotónico, el agua que penetra por flujo osmótico genera una presión de turgencia que empuja al citosol y la membrana plasmática contra la pared celular.
	En cambio en soluciones hipertónicas las células se retraen, separándose la membrana  de la pared celular como consecuencia de la pérdida de agua por flujo osmótico (fenómeno conocido como plasmólisis).

 BIBLIOGRAFÍA
http://www.biologia.edu.ar/cel_euca/transporte.htm
www.educared.net/.../presión_osmótica.htm
www.ehu.es/biomoleculas/agua/coligativas.htm  

PROPIEDADES COLIGATIVAS (PRESIÓN OSMÓTICA)

• PRESIÓN OSMÓTICA

La presión osmótica es la propiedad coligativa más importante por sus aplicaciones biológicas, pero antes de entrar de lleno en el estudio de esta propiedad es necesario revisar los conceptos de difusión y de ósmosis. 

Difusión es el proceso mediante el cual las moléculas del soluto tienen a alcanzar una distribución homogénea en todo el espacio que les es accesible, lo que se alcanza al cabo de cierto tiempo (Figura de la izquierda). En Biología es especialmente importante el fenómeno de difusión a través de membranas, ya que la presencia de las membranas biológicas condiciona el paso de disolvente y solutos en las estructuras celulares (Figura de la derecha). 

La presencia de una membrana separando dos medios diferentes impone ciertas restricciones al proceso de difusión de solutos, que dependerán fundamentalmente de la relación entre el diámetro de los poros de la membrana y el tamaño de las partículas disueltas. Las membranas se clasifican en cuatro grupos :

• impermeables: no son atravesadas ni por solutos ni por el disolvente
• semipermeables: no permiten el paso de solutos verdaderos, pero sí del agua
• dialíticas: son permeables al agua y solutos verdaderos, pero no a los solutos coloidales
• permeables: permiten el paso del disolvente y de solutos coloidales y verdaderos; sólo son impermeables a las dispersiones groseras

En Biología y en Fisiología, al hablar de disolvente nos referimos al agua, pero los solutos pueden ser:

• coloidales (proteínas, polisacáridos)
• verdaderos de tipo molecular (glucosa, urea)
• verdaderos de tipo salino (NaCl, KHCO₃)

Ósmosis es la difusión de líquidos a través de membranas. Supongamos una disolución de NaCl separada del disolvente por una membrana semipermeable que, como hemos visto, permite el paso del agua pero no de la sal (Figura izquierda de la tabla). El agua tiende a atravesar la membrana, pasando de la disolución más diluída a la más concentrada (Figura central de la tabla), o sea, en el sentido de igualar las concentraciones. Esta tendencia obedece al segundo principio de la termodinámica y se debe a la existencia de una diferencia en la presión de vapor entre las dos disoluciones. El equilibrio se alcanza cuando a los dos lados de la membrana se igualan las concentraciones, ya que el flujo neto de agua se detiene.



          

Se define la presión osmótica como la tendencia a diluirse de una disolución separada del disolvente puro por una membrana semipermeable (Figura central de la tabla). Un soluto ejerce presión osmótica al enfrentarse con el disolvente sólo cuando no es capaz de atravesar la membrana que los separa. La presión osmótica de una disolución equivale a la presión mecánica necesaria para evitar la entrada de agua cuando está separada del disolvente por una membrana semipermeable (Figura derecha de la tabla).

 

Para medir la presión osmótica se utiliza el osmómetro (Figura de la derecha), que consiste en un recipiente cerrado en su parte inferior por una membrana semipermeable y con un émbolo en la parte superior. Si introducimos una disolución en el recipiente y lo sumergimos en agua destilada, el agua atraviesa la membrana semipermeable y ejerce una presión capaz de elevar el émbolo hasta una altura determinada. Sometiendo el émbolo a una presión mecánica adecuada se puede impedir que pase el agua hacia la disolución, y el valor de esta presión mecánica mide la presión osmótica.

 
 Las leyes que regulan los valores de la presión osmótica para disoluciones muy diluídas (como las que se manejan en Biología) son análogas a las leyes de los gases. Se conocen con el nombre de su descubridor Jacobus H. Van t'Hoff (fotografía de la izquierda), premio Nobel de Química en 1901, y se expresan mediante la siguiente fórmula:

p= m R T

donde p representa la presión osmótica, m es la molalidad de la disolución, R es la constante universal de los gases y T es la temperatura absoluta.

Si comparamos la presión osmótica de dos disoluciones podemos definir tres tipos de disoluciones:

• disoluciones isotónicas son aquéllas que manifiestan la misma presión osmótica que la disolución de referencia
• disoluciones hipotónicas son aquéllas que manifiestan menor presión osmótica que la disolución de referencia
• disoluciones hipertónicas son aquéllas que manifiestan mayor presión osmótica que la disolución de referencia

La membrana del eritrocito puede considerarse como una membrana semipermeable, que permite el paso del agua, pero no de las sales. En un medio isotónico (de igual presión osmótica), el eritrocito permanece inalterable . Si el eritrocito se introduce en agua destilada o en un medio hipotónico el agua atravesará la membrana hacia el citoplasma, con lo que aumenta el volumen celular, distendiendo la membrana hasta que llega un punto en que ésta se rompe . Este fenómeno se conoce con el nombre de hemolisis. Si el eritrocito se pone en un medio hipertónico (de mayor presión osmótica), el agua sale del eritrocito hacia el exterior, con lo cual su volumen disminuye, y la membrana se retrae, de forma que ofrece al microscopio un aspecto estrellado.

Resulta, por tanto, vital para la célula mantener constante la presión osmótica del medio intersticial. Cuando la célula se encuentra en un medio donde la osmolaridad es distinta a la de su medio interno, tanto su funcionamiento como su propia integridad se encontrarán amenazados. Para ver la animación de la izquierda, pulsa el botón "Actualizar" del navegador.

BIBLIOGRAFÍA

http://www.ehu.es/biomoleculas/agua/coligativas.htm#po 
www.biologia.edu.ar/cel_euca/transporte.htm
www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/.../r17734.DOC