Las leyes que rigen nuestro cuerpo (1)

Las leyes que rigen nuestro cuerpo
Comenzaremos por definir que es la enfermedad para comprender como llegamos a
un estado de salud.
“La enfermedad es un esfuerzo de la naturaleza para librar al organismo de las
condiciones resultantes de una violación de las leyes de la salud. En caso de
enfermedad, hay que indagar la causa. Deben modificarse las condiciones
antihigiénicas y corregirse los hábitos erróneos. Después hay que ayudar a la
naturaleza (organismo) en sus esfuerzos por eliminar las impurezas y restablecer las
condiciones normales del organismo.” (El Ministerio de Curación página 89)
Durante nuestro estudio analizaremos esta declaración y veremos que es un resumen
de lo que demos saber a la hora de enfrentarnos a un desarreglo funcional del
organismo al que comúnmente se denomina “enfermedad”.
En este capítulo nos centraremos en conocer uno de los puntos que es el siguiente:
La “violación de las leyes de la salud” como una de las causas de enfermedad.
¿Cuáles son las leyes de la salud?
Hay un principio fundamental que rige el estado de salud, un estado de equilibrio en
nuestro organismo y es el siguiente:
“NO HAY CAUSA SIN EFECTO”
Esta ley se aplica en todo el Universo, si esta ley no existiese todo sería un caos total.
Quienes estudian las Escrituras encontrarán que allí se nos habla del origen de la vida y
las leyes de la vida natural. El Autor de las leyes que rigen la naturaleza y nuestro
organismo es nuestro Padre celestial y el hombre, cuando salió de sus manos, tenía
total libertad de obedecer o desobedecer estas leyes. Al decidir quebrantarlas, se
acarreó la enfermedad y la muerte, tanto para el como para sus descendientes.
La ley de la causa y el efecto se cumple siempre y es una constante en el mundo
natural.
Comenzaremos por ver que el mundo de la física y la química nos demuestran la gran
realidad de que hay un Creador que dispuso todo en perfecto orden. Toda la
naturaleza le obedece, menos el gran sello de su creación, el hombre.
Materia y energía
Generalmente aceptamos que todas las cosas se pueden clasificar en materia o
energía. O son una mezcla de ambas. Tenemos innumerables ejemplos a nuestro
alrededor que confirman esta idea, un ejemplo es un vehículo en movimiento, está
formado por materia y posee energía cinética (energía que le permite moverse).
La materia se transforma por efecto de la energía. Por ejemplo la acción del calor
sobre un trozo de hielo provoca que se derrita. La acción de los rayos del sol sobre el
agua de los lagos provoca su evaporación.
De estos ejemplos obtenemos el primer principio de la química que rige en la
naturaleza:
1) EL PRINCIPIO DE LA CONSERVACIÓN: este determina que la energía no se crea
ni se destruye, se transforma (Energía= masa . c2, velocidad de la luz). En
general la energía se define como la capacidad de un cuerpo para realizar
trabajo.
Hay distintos tipos de energía:
La asociada al movimiento se conoce como ENERGÍA CINÉTICA. De aquí surge una
teoría que define que una materia, según el estado en el que se encuentre tendrá más
o menos energía cinética, (esto dependiendo de cuanta energía necesita para
moverse).
Por ejemplo, ¿quién necesitará más energía cinética, una molécula de gas o una de
agua en estado sólido? Las moléculas de gas al ocupar un gran espacio (por ejemplo
moléculas de oxígeno en un globo) necesitarán más energía cinética para trasladarse
de un punto a otro que una de agua en estado sólido (hielo).
Este modelo plantea que los gases (uno de los estados de la materia) están
compuestos de partículas muy alejadas entre sí, en continuo movimiento, las cuales
chocan entre sí y con las paredes del
recipiente que las contenga. Al chocar
con las paredes de dicho recipiente,
ejerce presión. Este movimiento dentro
de un recipiente, y la presión que
ejercen las moléculas del gas, están
directamente relacionados con la
temperatura. Si la temperatura
aumenta, las moléculas se mueven a
mayor velocidad, chocan más entre sí y
ejercen mayor presión y energía.
Coloca un globo en la boca de una botella chica vacía. Sumergí la botella en un
recipiente con agua caliente. ¿Qué observas? Sumergí la botella con el globo en un
recipiente con agua fría. ¿Qué pasa ahora? ¿Por qué?
Los estados de la materia
Existe una segunda teoría, la cinético corpuscular, que es la que determina que existen
fuerzas de atracción y de repulsión. Según la magnitud de esa interacción y de la
temperatura a la que se encuentra la materia, esta se presenta en diferentes estados
de agregación: sólido, líquido y gaseoso (también influye la presión).
Las sustancias compuestas por iones se encuentran en estado sólido (excepto el
mercurio que se encuentra en estado líquido), las formadas por moléculas, pueden ser
sólidas, líquidas o gaseosas (esto a temperatura ambiente y presión atmosférica
normal).
Estado gaseoso
Los gases tienen la propiedad de
1) Ejercer PRESIÓN, esto lo describimos en la
teoría cinético molecular. Si uno aplica
mayor temperatura o aumenta la cantidad
de gas, la presión aumentará.
2) Las partículas pueden rotar, vibrar y
trasladarse dentro del recipiente que las
contiene. A mayor traslación mayor energía.
3) No poseen volumen ni forma propia,
adoptan el del recipiente que los contiene.
4) Son compresibles, es decir que si se ejerce
presión las moléculas se acercan y pasan al estado líquido.
El estado líquido
Los líquidos tienen la propiedad de:
1) No tienen forma definida, adoptan la forma del recipiente que los contiene.
2) En pequeñas cantidades adoptan una forma esférica (debido a la atracción
entre las moléculas, por ejemplo, el mercurio).
3) La fuerza de atracción en su superficie es tan grande que pequeños insectos
pueden posarse en ella. Esto se conoce como tensión superficial.
4) Tienen un volumen definido.
5) Las partículas están mucho más lejos que en el estado sólido, ya que existe un
cierto equilibrio entre las fuerzas de atracción y repulsión, pero no tanto como
en el estado gaseoso. Las moléculas pueden trasladarse y rotar, y los átomos
que la forman pueden vibrar.
6) Tienen la capacidad de fluir, al existir poco espacio entre ellas y atraerse
bastante, fluyen y se deslizan.
7) Es una sustancia prácticamente incompresible. Esto significa que si ejercemos
presión sobre un recipiente con un líquido podremos disminuir el volumen
escasamente.
El estado solido
Los sólidos pueden considerarse formados por pequeñas partículas esféricas entre las
cuales las fuerzas de atracción son mayores que las de repulsión. Generalmente se
encuentran ordenadas formando un conjunto compacto.
Tienen las siguientes propiedades:
1)
2)
3)
4)
5)
Tienen forma y volumen propio.
No poseen movimientos de traslación.
Solamente pueden vibrar en posiciones relativamente fijas.
No son capaces de fluir.
Son incompresibles debido a no poseer espacio vacío entre sus partículas.
Los cambios de estado
Toda sustancia que se encuentra en un estado de agregación (sólido, líquido o
gaseoso) puede cambiar de un estado a otro si se dan las condiciones adecuadas. Estos
procesos se dan cuando un sistema absorbe o libera energía, generalmente en forma
de calor.
Por ejemplo, cuando un sólido absorbe calor (por ejemplo un hielo a temperatura
ambiente, se conoce como proceso endergónico) aumenta la energía cinética de las
partículas que lo componen, y la fuerza de atracción se va venciendo hasta que las
partículas se separan y pasan a un estado liquido. Si se sigue ejerciendo más calor (el
agua obtenida se pone a hervir) las fuerzas de atracción se siguen venciendo gracias a
la energía cinética y la sustancia pasa al estado gaseoso.
Si el proceso ocurre en sentido inverso (exergónico se llama cuando libera calor), o sea
se enfría, las fuerzas de atracción actúan y se acercan las partículas.
Del estado sólido pasa al estado liquido por fusión, del líquido al gaseoso por
vaporización, del gaseoso al liquido por licuación o condensación (vapor de agua
cuando choca con algo frío, un vidrio por ejemplo, y se transforma en gotitas de agua),
del líquido al sólido por solidificación. Del estado gaseoso al sólido por sublimación y
del solido al gaseoso por volatilización.
Sistemas materiales
La materia se organiza para su estudio en sistemas materiales. Es una porción del
universo que será objeto de estudio.
Se clasifica de la siguiente manera:
Sistema Homogéneo
Sistema formado por una sola fase (monofásico). Fase: Es
una porción de materia con las mismas propiedades
intensivas. Imagen: Vaso con agua coloreada, sal.
Sustancia Pura Sistema homogéneo que no se puede
fraccionar con procedimientos físicos. Imagen: sal, azúcar,
clavos de hierro.
Simple Sustancia pura que no se puede descomponer en otras. Está formada por
moléculas constituidas por uno o más átomos del mismo elemento. Imagen: clavos de
hierro, azufre.
Compuesta Sustancia pura que se puede descomponer en otras.
Está formada por partículas constituidas por dos o más átomos
distintos. Imagen: agua, azúcar.
Solución
Sistema homogéneo constituido por dos o más componentes.
Imagen: solución acuosa de dicromato de potasio.
Soluto Sustancia en menor cantidad dentro de la solución. Tiene la propiedad de
disolverse. Imagen: dicromato de potasio.
Solvente Sustancia cuyo estado físico es el mismo que el que presenta la solución.
Tiene la propiedad de disolver. Imagen: Vaso con agua.
Sistema Heterogéneo Es un sistema formado por dos o más fases. Las
propiedades intensivas varían dentro del sistema. Imagen: vaso de agua
y aceite, vaso de agua y tierra.
Dispersión Grosera Sistemas heterogéneos visibles a simple vista. Imagen: Trozos de
distintos metales (aluminio, plomo, estaño).
Dispersión Fina Sistema heterogéneo visible al microscopio. Ejemplo: humo.
Suspensiones Dispersiones finas donde la fase dispersante es líquida y la fase dispersa
sólida. Ejemplo: glóbulos rojos.
Emulsiones Dispersiones finas con ambas fases líquidas. Imagen: mayonesa.
Dispersión Coloidal Sistema heterogéneo no visible al microscopio, pero sí al
ultramicroscopio.
A su vez un sistema material se clasifica de la siguiente manera:
La diferencia entre una sustancia y una mezcla la vemos en el siguiente ejemplo:
Una sustancia es toda materia que tiene una composición fija y constante, cuyas
propiedades intensivas son características. El tipo o clase de partículas que forman las
sustancias determinan sus propiedades. Estas partículas pueden ser átomos, moléculas
o iones.
Se puede identificar una sustancia por medio de una fórmula. En la fórmula se indican
con símbolos los elementos que la forman, y con números (subíndices) la cantidad de
átomos de cada uno de ellos. Por ejemplo:
H2O
Molécula de agua: está compuesta de 2 átomos de Hidrógeno, H y uno de
Oxígeno, O.
NH3
Molécula de Amoníaco: está compuesta de 3 átomos de Hidrógeno, H y 1 de
Nitrógeno, N.
C6H12O6
Molécula de Glucosa: cada molécula está formada por 6 átomos de carbono,
C, 12 átomos de hidrógeno, H y 6 átomos de oxígeno, O.
Una sustancia es pura cuando todas sus partículas que la forman son iguales, es decir,
son del mismo tipo. Ejemplos: un clavo de hierro (formado solo por átomos de Hierro
“Fe”), el agua destilada está formada sólo por moléculas de agua.
Hay materiales formados por moléculas. Las moléculas son agrupaciones de átomos
iguales o distintos.
Otros materiales está formados por partículas con carga
eléctrica llamados IONES:
A su vez las sustancias pueden clasificarse en simples o
compuestas:
El agua, el hidrógeno, el hierro, el cloruro de sodio, son sustancias. Pero a su vez,
pueden clasificarse teniendo en cuenta los elementos que las constituyen.
Sustancias simples: Están compuestas por un solo elemento. Ejemplo: Hidrógeno (H2),
Hierro (Fe).
Sustancias compuestas: están formadas por más de un elemento. Ejemplo: el agua
(H2O) y la sal (NaCl).
Pregunta: ¿a que grupo pertenecen el N2 (nitrógeno), O3 (ozono), P4 (fósforo)?
Volviendo a nuestra clasificación vamos a tener dentro de ellas a las mezclas. Estos
sistemas materiales están compuestos por dos o más sustancias. Cada sustancia que
conforma la mezcla recibe el nombre de componente.
Cada uno de estos componentes mantiene sus características por lo que se pueden
separar por medios físicos. Esto diferencia una mezcla de un compuesto. Cuando dos
sustancias se unen para formar un compuesto, pierden sus propiedades individuales y
toman una en común; de esta forma ya no pueden separarse. En cambio una mezcla
puede separar sus componentes por medios físicos.
En resumen:
Compuesto: es una sustancia formada por más de un elemento, tiene una composición
fija y no puede separarse.
Mezcla: sistema formado por más de una sustancia (componente). Cada una de sus
componentes conserva sus propiedades y pueden separarse por medios físicos.
Completando nuestro cuadro:
Dijimos que los sistemas materiales estudian una porción de materia. Ya vimos como
se clasifican estos sistemas para poder estudiarlos. Ahora veamos una de las
propiedades de la materia: DENSIDAD
Las propiedades macroscópicas de la materia están relacionadas con la manera en la
cual se enlazan los átomos de los elementos para formar nuevas sustancias y de cómo
esos agregados de átomos interactúan entre sí.
La densidad es una propiedad física de la materia que describe cuan unidas están las
partículas de un material. Mientras más unidas están, más denso es el mismo.
Por ejemplo, ¿cómo distinguir 100 kilogramos de plumas de 100 kilogramos de ladrillos
si no pueden ser vistas?
Cien kilogramos de plumas o ladrillos
tienen una masa idéntica de 100
kilogramos. Sin embargo, 100
kilogramos de plumas ocupan un
volumen de casi 40 millones cm3,
mientras que 100 kilogramos de ladrillos ocupa solo 50000 cm3. Los ladrillos son más
densos que las plumas porque la misma cantidad de masa está contenida en un
volumen más pequeño Si deseamos identificar una sustancia, debemos encontrar
propiedades que la caractericen. Una propiedad que cumple con este requisito es la
densidad.
Si cortamos un fragmento de varilla de aluminio en
porciones de igual volumen, por ejemplo 1 cm3, y las
pesamos en una balanza, hallamos que todos tienen
la misma masa, sin importar que parte de la varilla
tomamos la muestra. ¿Qué sucede, si tomamos
muchas muestras de 1cm3 de un recipiente con agua?
Nos encontramos con que cada centímetro cúbico de
agua tiene la misma masa. Al comparar 1 cm3 de aluminio con 1 cm3 de agua, vemos
que el volumen ocupado es el mismo, pero la masa es diferente. En el caso del agua, 1
cm3 tiene una masa de 1 g, mientras que 1 cm3 de aluminio tiene una masa de 2,70 g.
Veamos otro ejemplo. Tenemos tres cubos que tienen un volumen de 10 cm3 cada uno
y los llenamos con diferentes líquidos. Si medimos sus masas veremos que son
diferentes.
Entonces, podemos afirmar que la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo,
es una propiedad que nos permitiría (en una primera aproximación) distinguir entre
distintas sustancias.
LLAMAMOS DENSIDAD A LA MASA DE LA UNIDAD DE VOLUMEN DE UN MATERIAL.
= m / v
La unidad en que se mide la densidad resulta de dividir una unidad de masa por una
unidad de volumen.
Densidad [=] g /cm3, kg /dm3
Soluciones
Una solución es una mezcla donde sus componentes no pueden ser distinguidos a
menos que utilizáramos un ultramicroscopio. Porque en estos casos la mezcla se
produce a nivel molecular.
Las reacciones químicas no se producen entre sólidos, líquidos o gases, sino entre
iones y moléculas disueltos en agua o en otros solventes. Por ejemplo, todas las
reacciones metabólicas de nuestro cuerpo se dan en un medio acuoso.
Una solución está formada por uno o más solutos disueltos en un solvente. Se designa
solvente al componente que se encuentra en cantidad predominante, siendo el otro el
soluto. El agua es la excepción a esta regla ya que se considera siempre como un
solvente, a pesar de que se encuentre en menor proporción.
Agua
(solvente)
+
Dicromato de potasio =
(soluto)
Solución acuosa de dicromato de potasio
(solución)
¿Cómo determinar si una sustancia es soluble o no?
Podemos determinar cualitativamente si una sustancia es soluble o no si se disuelve
una cantidad suficiente cuando se agrega agua.
Electrolitos y no electrolitos
Toda aquella sustancia soluble en agua se agrupa en dos categorías: electrolito o no
electrolito. Un electrolito es una sustancia que, cuando se disuelve en agua, forma una
solución que conduce la electricidad. Lo contrario ocurre con los no electrolitos.
En el siguiente cuadro se muestran algunos ejemplos de electrolitos fuertes,
electrolitos débiles y no electrolitos. Los compuestos iónicos, como el cloruro de sodio
(NaCl, sal de mesa), yoduro de potasio (KI) y nitrato de calcio [Ca(NO3)2], son
electrolitos fuertes. Los líquidos del cuerpo humano contienen muchos electrolitos
fuertes y débiles. El agua es un disolvente muy efectivo de compuestos iónicos.
Electrolito fuerte
HCl, ácido clorhídrico
Electrolito débil
CH3COOH, ácido acético
No electrolito
(NH2)2CO, urea
HNO3, ácido nítrico
HF, fluoruro de hidrógeno
CH3OH, metanol
HClO4, ácido perclórico
HNO2, ácido nitroso
CH3CH2OH, etanol
H2SO4, ácido sulfúrico
NH3, amoníaco
C6H12O6, glucosa
NaOH, hidróxido de sodio
H2O, agua
(ácido que se encuentra en el jugo (el ácido del vinagre)
gástrico y comercialmente se conoce
como ácido muriático)
(uno de los responsables de la lluvia
ácida)
(uno de los responsables de la lluvia (componente de artículos de
ácida)
limpieza)
(soda cáustica)
El
agua pura es un
electrolito extremadamente
débil.
(componente de la orina y de
muchos fertilizantes)
(alcohol tóxico, componente del
alcohol de quemar)
(alcohol de las bebidas)
(El más conocido de los carbohidratos.
La deficiencia en su metabolismo
produce
diabetes)
C12H22O11, sacarosa
(azúcar común)
Ba(OH)2, hidróxido de bario
Compuestos iónicos
Las soluciones también se pueden dividir según el estado físico de sus componentes.
Componente
1
Gas
Gas
Gas
Líquido
Sólido
Sólido
Componente
2
Gas
Líquido
Sólido
Líquido
Líquido
Sólido
Estado de la solución
resultante
Gas
Líquido
Sólido
Líquido
Líquido
Sólido
Ejemplos
Aire
Soda (CO2 disuelto en agua)
H2 gaseoso en paladio
Alcohol en agua
Sal en agua
Aleaciones: amalgamas,
bronce,
latón.*
¿Cómo se disuelve un soluto en un solvente?
Para que un soluto se disuelva en un solvente, primero deben vencerse las fuerzas de
atracción entre las partículas (átomos, moléculas o iones) que lo forman y separarlas
de manera que las partículas de solvente sean capaces de intercalarse entre las de
soluto. Por ejemplo lo que sucede al pasar de un estado de la materia a otro (sólido,
líquido, gaseoso).
Por ejemplo fijémonos como se
produce la disolución de azúcar
en agua:
En la primera etapa se separan las moléculas de soluto (azúcar). En la segunda se
separan las moléculas de solvente (agua). En estas etapas se necesita gastar energía
para vencer las fuerzas intermoleculares de atracción; se lo conoce como endotérmico.
PARA QUE TE QUEDE CLARO
 Para que el proceso de disolución sea favorable o exotérmico, la atracción
soluto-solvente debe ser mayor que la atracción soluto-soluto y que la
atracción solvente-solvente.
 Si la atracción entre moléculas de soluto y de solvente es más débil que la
que se da entre moléculas de soluto entre sí y de solvente entre sí, el
proceso de disolución será endotérmico (requerirá consumir energía,
generalmente en forma de calor).
Cuando la sustancia que ponemos en agua es un compuesto iónico, como por ejemplo
cloruro de sodio, NaCl, la sal común de mesa, lo que sucede es que cada partícula del
cristal es separada y rodeada por moléculas de agua. Las moléculas de agua tienen dos
zonas con densidades de carga distintas: una positiva sobre los átomos de hidrógeno y
otra negativa sobre el átomo de oxígeno. Por esto, las moléculas de agua se orientan
alrededor de los iones del cristal de manera que los polos opuestos queden
enfrentados (cargas de distinto signo se atraen y del mismo signo se repelen).
Solubilidad
Todas las soluciones
tienen lo que se
conoce como punto de saturación, esto significa que llegado un cierto punto no son
más solubles en su solvente. Por ejemplo, si colocamos azúcar en una taza de té
llegaremos a un punto en el que el azúcar no se disuelve más y se empieza a acumular
en el fondo de la taza.
Teniendo en cuenta este límite de saturación las soluciones se pueden dividir en
saturadas y no saturadas.
Una solución se dice que es saturada cuando la cantidad de soluto disuelta en cierta
cantidad de solvente es la máxima que se puede disolver a esa temperatura.
Una solución se dice que es no saturada cuando la cantidad de soluto disuelta es
menor que la indicada por el límite de saturación, es decir, hay menos soluto disuelto
del que puede haber como máximo a esa temperatura en ese volumen de solvente.
También se suele utilizar el término solución concentrada o diluida.
Se denomina solubilidad a la concentración de la solución saturada a una
presión y temperatura dada.
 La solubilidad se expresa generalmente, en g de soluto/100g de solvente ó g de
soluto/100 ml de solvente.
 La solubilidad varía con la temperatura y la presión.
 La solubilidad de los sólidos en los líquidos es siempre limitada y depende de la
naturaleza del solvente, de la del soluto, de la temperatura y muy poco de la presión.
 La presión tiene una gran importancia cuando se consideran
solubilidades de gases.
 La solubilidad de los gases aumenta al disminuir la
temperatura.
 La solubilidad de los gases aumenta al aumentar la presión.
La solubilidad es una medida de la cantidad de soluto que se disolverá en cierto
solvente a una temperatura específica. El dicho “lo semejante disuelve a lo semejante”
es de gran ayuda para predecir la solubilidad de una sustancia en un determinado
solvente. Esta expresión significa que dos sustancias cuyas fuerzas intermoleculares
sean del mismo tipo y magnitud, son solubles entre sí.
Solubilidad de gases en agua
Efecto de la presión
La presión externa influye en la solubilidad de los gases, no así en caso de los líquidos o
sólidos.
La Ley de Henry establece que la solubilidad de un gas en un líquido es proporcional a
la presión del gas sobre la solución.
La Ley de Henry se puede entender cualitativamente en función de la teoría cinéticomolecular. La cantidad de gas que se disolverá en un solvente depende de la
frecuencia de choque de las moléculas del gas con la superficie del líquido y de que
queden atrapadas en la fase líquida. Supongamos que se tiene un recipiente con un
gas en equilibrio dinámico con una solución. En cada instante, el número de moléculas
de gas que entran en la solución es igual al número de moléculas disueltas que pasan a
la fase gaseosa (Figura 27 a). Si la presión parcial (recordemos que se llama presión
parcial de un gas en una mezcla gaseosa, a la presión que ejercen las moléculas de
dicho gas sobre las paredes del recipiente considerando que ocupa todo el volumen
disponible, como si estuviera solo) del gas es mayor (Figura 27 b), se disuelven más
moléculas en el líquido porque hay más moléculas chocando contra la superficie de
éste. El proceso continúa hasta que la concentración de la disolución es de nuevo tal
que el número de moléculas por segundo que salen de la disolución es igual al número
de moléculas que entran a ella. Debido al aumento de la concentración de moléculas
tanto en la fase gaseosa como en la solución, este número es mayor en la Figura 27 b
que en la Figura a, donde la presión
parcial es menor.
Figura 27
Interpretación molecular de la ley de
Henry:
Cuando la presión parcial del gas sobre
la disolución aumenta, la concentración
del gas disuelto también aumenta.
Para la mayoría de los gases es aplicable la Ley de Henry, pero en algunos casos esto
no es posible. Si el gas disuelto reacciona con el agua, puede que la cantidad disuelta
sea mayor que la que predice la Ley de Henry para ese caso. Por ejemplo, la solubilidad
del amoníaco (NH3) en agua es mucho mayor que la esperada debido a que reacciona
con el agua formando un compuesto llamado hidróxido de amonio (NH4OH). Otro
ejemplo es la solubilidad del oxígeno molecular en la sangre. Normalmente, el oxígeno
gaseoso es muy poco soluble en agua. Sin embargo, su solubilidad en la sangre
aumenta en gran proporción debido al alto contenido de moléculas de hemoglobina
(Hb) en ella. La hemoglobina es la
proteína de la sangre encargada de
transportar el O2 a las células y de
retirar de ellas el CO2 y la que le da su
color
rojo
característico.
Cada
molécula de hemoglobina puede
unirse a cuatro moléculas de oxígeno,
que son liberadas en los tejidos para su
utilización en el metabolismo. Esto es
lo que explica la gran solubilidad del
oxígeno en la sangre.
Solubilidad del oxígeno en agua a 25º.
Esto es muy importante relacionarlo con la actividad física que debemos realizar para
ayudar a difundir las moléculas de oxígeno en la sangre, ya que la turbulencia de la
sangre ayudara a que las mismas se disuelvan y que a nivel del alveolo (sitio del
pulmón donde se realiza el intercambio gaseoso) constantemente la presión parcial de
oxigeno sea mayor y este se disuelva en la sangre.
Efecto de la temperatura
La influencia de la temperatura en la solubilidad es muy importante. Mientras que los
sólidos se disuelven mejor a temperaturas más elevadas, en los gases sucede lo
contrario. Las aguas frías disuelven mejor el oxígeno y otros gases que las aguas
cálidas, porque mayor temperatura significa mayor agitación en las moléculas lo que
facilita que el gas salga del líquido.
Si nuestro organismo sufre de fiebre a nivel intestinal, podemos entender que donde
haya mayor temperatura habrá menor proporción de oxígeno. Por eso se enferman los
tejidos y proliferan bacterias dañinas (que viven sin oxígeno).
Cuando calentamos agua en un recipiente, podemos ver que se forman burbujas
chiquitas en las paredes del recipiente mucho antes de que comience a hervir. Estas
burbujas son del aire disuelto en el agua.
O sea que pudimos aprender que la solubilidad de un gas en agua depende de dos
cosas:
La Presión (según la Ley de Henry) y la Temperatura.
Curvas de solubilidad
Generalmente, la disolución
de un sólido en un líquido va
acompañada
por
una
variación significativa de
temperatura, manifestación
del así llamado calor de
disolución.
Veamos esto aplicándolo en un ejemplo concreto:
A- Nos encontramos en el laboratorio, donde la temperatura ambiente es de 25 °C y
debemos preparar una solución saturada de KClO3. ¿Qué masa de KClO3 puede
disolverse a 25 °C en 100 g de agua? (Recordá que la densidad del agua puede
considerarse igual a 1 g/ml - a menos que se indique lo contrario – y, por lo tanto,
usaremos indistintamente 100 g ó 100 ml. Rta: 9 g
I. ¿Y si tuviéramos que utilizar 500 ml de agua en la preparación anterior?
g
Rta: 45
II. Cuando vamos a la repisa, observamos que la cantidad de KClO3 de que disponemos
es de 5 g (obviamente luego de pesar), ¿qué cantidad de agua debemos utilizar para
obtener una solución saturada a la misma temperatura anterior, utilizando toda la sal
que disponemos? Rta: 55,56 ml
III. Si quisiéramos utilizar 100 ml de agua, ¿a qué temperatura, como mínimo, debería
estar la solución para disolver totalmente los 5 g de sal que tenemos? Rta: 10 °C
B- De las sales que se muestran en el gráfico:
I. ¿Cuál es más soluble a 40 °C?
Rta: Na2SO4
II. Y ¿cuál es la menos soluble a 60 °C? Rta: KClO3
C-¿A qué temperatura se puede disolver la misma cantidad de Na2SO4 y NH4Cl? Rta:
aprox. 31 °C y 55 °C
Dentro de las propiedades coligativas (dependen del número de partículas del soluto y
no de la naturaleza del mismo) de la materia encontramos la que mas nos interesa,
que es la llamada Presión osmótica.
La ósmosis es un pasaje selectivo de moléculas de un solvente a través de una
membrana porosa, desde una solución diluida hacia otra de mayor concentración.
La presión osmótica es la que se debe ejercer para detener la ósmosis, es decir, evitar
que el solvente pase a través de la membrana porosa.
Esta es directamente proporcional a la concentración de soluto en la solución.
Si dos soluciones tienen la misma concentración y por lo tanto la misma presión
osmótica, se dice que son isotónicas. Si dos soluciones tienen diferente presión
osmótica, la de mayor concentración se dice que es hipertónica y la más diluida se dice
que es hipotónica.
El fenómeno de la presión osmótica se manifiesta en muchas aplicaciones
interesantes. Para estudiar el contenido de los eritrocitos (glóbulos rojos) que están
protegidos del medio exterior por una membrana semipermeable, los bioquímicos
utilizan una técnica llamada hemólisis. Los eritrocitos se colocan en una solución
hipotónica. Como esta solución tiene una concentración menor que la del interior de
los glóbulos el agua pasa hacia el interior de los eritrocitos. De esta manera se llenan
cada vez más de agua hasta que “explotan” y liberan el contenido de su interior
(hemoglobina y otras moléculas).
La conservación casera de dulces proporciona otro ejemplo de presión osmótica. Una
gran cantidad de azúcar es esencial para la conservación de estos alimentos porque el
azúcar ayuda a eliminar las bacterias que pueden causar botulismo. Cuando una célula
bacteriana se encuentra en un medio hipertónico (solución con elevada concentración
de azúcar), el agua intracelular sale de la célula hacia el exterior por ósmosis. Este
proceso, conocido como crenación, hace que la célula se encoja y, por último, deje de
funcionar. La acidez natural de las frutas también inhibe el crecimiento bacteriano.
Diluciones
Cuando a una solución de una
determinada concentración le
agregamos una cierta cantidad
de solvente la diluimos. En este
caso la cantidad de soluto se
mantiene constante. También
podríamos hacer lo contrario y
modificar la concentración de
una solución agregando soluto. Así la haríamos mas concentrada.
Difusión – Osmosis
Es el proceso mediante el cual una sustancia se distribuye en otra. Por ejemplo cuando
uno tira una gota de tinta en un vaso con agua. Se puede observar como la tinta
difunde y tiñe toda el agua. Hay dos tipos de difusión: Pasiva (no interviene nadie en el
proceso) o Activa (requiere energía para que difunda).
Fick estableció una Ley (Ley de Fick) en caso de soluciones donde existen gradientes de
concentración
de
una
sustancia,
generándose un flujo de partículas que
tiende a homogeneizar la solución y
uniformizar la concentración.
O sea, si yo tengo una solución en un
recipiente que tiene una separación en
medio con una membrana porosa, existirá
un pasaje de solutos (partículas) de un lado a otro de la membrana de donde hay más,
a donde hay menos solutos. Es hasta que se equilibren las concentraciones a ambos
lados.
Esta Ley establece que para que pasen los solutos o solventes de un lado al otro de la
membrana se tiene que establecer lo siguiente:
1) Un gradiente de concentración: esto es igual a decir que hay una diferencia de
concentración de un lado y del otro de la membrana. Si no, no habría
movimiento.
2) Temperatura: si la temperatura es mayor la difusión es más rápida.
3) El espesor de la membrana permeable.
La formula quedaría así:
Flujo difusivo = D (una constante) x C1 – C2 / Espesor de la membrana
(C1 es la concentración de soluto del lado que hay
menos y C2 es la concentración donde hay más).
En nuestro aparato respiratorio ocurre este
fenómeno en lo que se conoce como intercambio
gaseoso. Los alveolos (que es donde ocurre el
intercambio) poseen una membrana que los separa de
los capilares sanguíneos. Allí se formaría un prototipo
de nuestra membrana permeable y dos soluciones con
diferente concentración o presión de gases. El CO2 (dióxido
de carbono) difunde desde la sangre impura hacia el alveolo (donde hay menos CO2), y
el oxígeno que está en mayor proporción a nivel del alvéolo, pasa al capilar donde hay
menos. Se dice que los gases difunden de donde hay mayor presión parcial hacia el
sitio de menor presión.
Cuando la difusión ocurre sobre una membrana Semipermeable se conoce como
Osmosis.
Si la membrana es semipermeable (no deja pasar solutos) lo que va a moverse es el
solvente (líquido), de donde hay menos concentración de solutos a donde hay más.
Esto equilibraría las concentraciones y
haría que la solución más concentrada
se diluya.
A medida que el agua (o solvente) va
difundiendo, podemos observar que se
acumula líquido en forma de columna
del
lado
que
había
mayor
concentración de soluto. Esto genera presión sobre la membrana que se conoce como
Presión osmótica. Es la presión que debería ejercerse sobre la membrana para que no
pasara el líquido.
Lo que ocurre en estos casos es que a medida que se acumula líquido, y aumenta la
presión del lado de la columna de agua, se impide que siga pasando líquido y las
concentraciones a ambos lados de la membrana no suelen igualarse completamente.
En este caso sigue siendo importantísima la temperatura a la
que se expone la solución. Si esta aumenta la osmosis será
mayor, y la presión también.
Todas las células y tejidos de nuestro organismo funcionan de
esta manera. Las membranas celulares son ejemplo claro de
membranas semipermeables.
Los Fluidos
Para comprender como funciona nuestro cuerpo, debemos entender que está
compuesto entre un 60 y 70 % de agua. Por esto es que las leyes que lo rigen, entre las
que ya analizamos son las de la hidrostática y la hidrodinámica.
Hidrostática serían los líquidos quietos, la hidrodinámica, en movimiento.
Hay varios términos que aprender para comprender algunas de estas leyes, uno es el
de densidad (que ya lo analizamos), el de presión y el de peso específico.
El peso específico es la relación entre el peso de un objeto y su volumen. El concepto
es similar a la densidad, nos dice cuanto pesa un cm3 de un objeto (la densidad nos
dice que cantidad de materia entra en un determinado volumen).
El Peso específico = Peso del objeto / volumen (Kg/cm3)
La Densidad = Masa / Volumen (Gr/ cm3)
La densidad de la sangre es 1,06 gr/cm3, por ejemplo.
La diferencia es que la densidad es igual en cualquier lugar del universo, la cantidad de
moléculas por cm3 es siempre la misma. En cambio el peso especifico depende del
lugar donde lo pongas (dependen de la fuerza de gravedad).
Se puede relacionar el peso específico con la densidad, ya que el peso también se
puede expresar como la masa por la gravedad.
Peso específico = densidad (masa /volumen) x gravedad
La Presión es la fuerza que actúa sobre una superficie (gr/cm2). Un ejemplo de presión
es la presión sanguínea. El corazón ejerce presión para bombear la sangre. Las paredes
se contraen y empujan la sangre. Esa presión es la que se mide en el brazo. La máxima
es de 12 cm de mercurio (una medida de presión) o 120 mmHg. La mínima de presión
es de alrededor de 8 cm Hg. De ahí viene la famosa frase que dice la presión normal es
de 12 – 8. Esto significa 12 cm de Hg de máxima y 8 cm de Hg de mínima.
Otro concepto importante es que a mayor profundidad mayor presión. De aquí nace el
Teorema General de la Hidrostática:
Presión (H) = Densidad x gravedad x Profundidad (Altura de la columna de líquido por
encima)
Si yo quiero medir la presión
(volviendo al ejemplo anterior), puedo
utilizar un tubo que salga de un
recipiente y mido la columna de
líquido que sale por el tubo. Esto es
proporcional a la presión que hay
dentro del recipiente. A esto se lo
conoce como presión manométrica.
En este caso el cuerpo se comporta como un recipiente lleno de agua a presión. La
presión medida sería de 12 cm de mercurio o 120 mmHg.
EFECTO DE LA PRESION HIDROSTATICA SOBRE LA PRESION VENOSA
En cualquier deposito lleno de agua, la presión en la
superficie de esta es igual a la atmosférica pero se
eleva un mmHg por cada 13,6 mm por debajo de la
superficie, esta presión es el resultado del peso del
agua y por tanto se llama presión hidrostática o
presión gravitatoria, la presión hidrostática también
aparece en el sistema vascular de los seres humanos,
por efecto del peso de la sangre en los vasos. Cuando
una persona está de pie la presión de la aurícula
derecha es de aproximadamente 0 mmHg, pues el
corazón bombea a las arterias cualquier exceso de
sangre que intente acumularse en este punto sin
embargo, una persona adulta que se halle de pie absolutamente inmóvil, la presión en
las venas de los pies es de aproximadamente 90 mmHg, simplemente a causa del peso
hidrostático de la sangre contenida en las venas entre el corazón y los pies. Las
presiones venenosas en otras regiones del cuerpo varían, de forma proporcional entre
0 y 90 mmHg.
Gracias a que las venas son tubos que se distienden, sirven de reservorio de sangre del
organismo.
Principio de Pascal
Pascal estableció que un cambio en la presión aplicada sobre un líquido contenido en
un recipiente se transmite con la misma intensidad a todos los puntos del fluido y a las
paredes del recipiente. Esto se puede aplicar a lo que se conoce como prensas
hidráulicas, estas sirven para levantar un cuerpo como menor esfuerzo.
Aplico una fuerza (F1) sobre una
superficie (s1) que se va a transmitir
sobre una superficie distante (s2), dando
lugar a una Fuerza (F2). Esto determina
que la presión en P1 es igual a la presión
en P2.
Algo similar ocurre en los tubos en U, que
serían como una manguera doblaba,
donde la presión a igual altura en ambos lados del tubo son iguales. Si comparamos
esto con nuestro sistema cardiovascular vamos a comprender porque debemos tomar
la presión a nivel del corazón (con el brazo flexionado a
esa altura), porque si no las presiones son diferentes.
Ante estas leyes respondamos:
 ¿Por qué es necesario recostar a una persona
cuando se desmaya o esta por desmayarse?
 ¿Por qué cuando una persona se corta la sangre
tiende a salir?
 ¿Por qué la presión se toma en el brazo y no en
la pierna?
Hidrodinámica
Ley del caudal
El caudal sería el volumen de líquido que circula en un determinado tiempo.
Caudal: volumen / tiempo (m3/seg, lt/seg, kg/seg)
Un ejemplo práctico de esto es una canilla de agua abierta. Por allí sale un
determinado volumen de agua en un determinado tiempo. El mejor ejemplo aplicado a
nuestro organismo es nuestro sistema
cardiovascular, compuesto de una bomba
hidráulica (el corazón) y un sistema en
paralelo de vasos sanguíneos por los
cuales circula un determinado caudal
sanguíneo (volumen de sangre por unidad
de tiempo). El caudal sanguíneo se lo
conoce como Volumen Minuto Cardíaco,
es de 5 litros/minuto.
Si planteamos un sistema en paralelo, puede suceder que nuestra “cañería”, tenga
diferentes tamaños y se encuentre a diferentes alturas. El liquido correría a diferentes
velocidades. Allí aparece otra Ley o ecuación de Bernoulli, que es quien relacionó todas
estas variantes.
De esta ecuación se definen tres conceptos muy importantes (teniendo en cuenta que
lo que entra por el tubo tiene que salir, es una constante):
1) A mayor sección (del tubo), menor velocidad (o sea, donde el tubo es mas
ancho, el liquido corre a menor velocidad, para mantener la constante).
2) A mayor velocidad, menor presión. Esto se debe a que se debe mantener la
igualdad. Pensemos en nuestro organismo cuando hacemos actividad física, la
sangre circula a mayor velocidad y la presión sanguínea disminuye, para que el
caudal se mantenga constante.
3) A mayor sección, mayor presión. Donde mayor sea el diámetro del tubo, mayor
va a ser la presión en el líquido que circula.
Aplicaciones prácticas
Dado que el lecho circulatorio es un circuito cerrado la ley
del caudal exige que el flujo sanguíneo o caudal sanguíneo
sea el mismo en cualquier otra sección del lecho
circulatorio.
La velocidad del flujo sanguíneo (velocidad lineal) es el
desplazamiento que realiza una “partículas hipotéticas”
de sangre en una unidad de tiempo, y comúnmente se
expresa en centímetros por segundo. El promedio de la
velocidad del flujo, multiplicando por el área de sección
transversal del tubo, es igual al flujo: F ó C = A * V para el
caso de los líquidos (incompresibles) que influyen a través
de un tubo único pero con secciones transversales de
diferente diámetro; el flujo se mantendrá igual en todas las secciones transversales por
diversas que sean, pero la velocidad lógicamente variará de acuerdo con las siguientes
relación: V= F/A; es decir, que cuanto mayor sea el diámetro de la sección transversal,
menor será la velocidad.
El aparato cardiovascular es un sistema formado por una red de tubos ramificados, y
debe considerarse que la sumatoria total de las áreas transversales de todas las
ramificaciones es más grande que el área total de la sección transversal del tronco
principal; es decir, la aorta. Esto significa que el área total de la sección transversal se
incrementa desde la aorta hacia las arterias, arteriolas y capilares. De manera
correspondiente, el promedio de la velocidad del flujo sanguíneo disminuye,
haciéndose mínimo a nivel de los capilares.
Debido a que el corazón bombea la sangre a la aorta de forma continua la presión es
este vaso es elevada de 100 mmHg de media (recuerden A MAYOR SECCIÓN MAYOR
PRESIÓN). Además debido a que el bombeo cardiaco es pulsátil, la presión arterial
fluctúa entre una presión sistólica de 120 mmHg y una presión diastólica de 80 mmHg.
A medida que la sangre fluye por la circulación sistematica, su presión media se reduce
de forma progresiva hasta aproximadamente 0 mmHg en el momento en que alcanza
la desembocadura de la venas cavas en la aurícula derecha del corazón.
En las arterias pulmunares la presión es
pulsatil, igual que en la aorta, pero el nivel
es menor con una presión sistólica de
aproximadamente, 25 mmHg y una presión
diastólica de 8 mmHg con una arteria
pulmonar media de solo 16 mmHg. La
presión capilar pulmonar es solo 7 mmHg.
Sin embargo el flujo sanguíneo total que
atraviesan los pulmones cada minuto es el mismo que el de la circulación sistémica
(por la ecuación de continuidad). Esto quiere decir que las presiones se van
modificando a medida que varían las secciones que la sangre debe atravesar.
Viscosidad
La viscosidad de un fluido vendría a ser la “pegajosidad” del mismo. La capacidad de
adherirse a las paredes del recipiente que lo contiene.
Hay dos tipo de fluidos, el ideal (que avanza por el
tubo sin adherirse porque no es viscoso) y el
Viscoso (que si se adhiere según el grado de
viscosidad). Los fluidos viscosos ofrecen resistencia
a su paso. Lo único que puede disminuir la
viscosidad es la temperatura.
Por ejemplo, si tenemos un líquido viscoso como la miel y lo exponemos al calor, se
vuelve mas liquida y menos viscosa. La sangre también tiene viscosidad, donde la
temperatura del cuerpo es menor, la sangre circula con menor facilidad, por eso es
importante calentar las extremidades, hacer actividad física, para hacer circular mejor
la sangre.
De esto deriva un concepto importante que se conoce como RESISTENCIA
HIDRODINÁMICA. Vendría a ser la resistencia que opone un recipiente (caño, arteria,
etc.) al pasaje de un fluido. ¿De que va a depender?
1) De la longitud del caño
2) De la superficie del mismo
3) Del coeficiente de viscosidad (es la viscosidad propia de cada fluido)
Aquí aparece otra Ley, la de Poiseuille, que relaciona el caudal y la presión con la
viscosidad.
O sea, para calcular el caudal que circula por un tubo tenemos que tener en cuenta:
1) La diferencia de Presión (P) a la entrada y salida del tubo.
2) La resistencia hidrodinámica (R) (determinada por la viscosidad del fluido).
3) El caudal que circula en m3/segundo (Q).
P=RxQ
Ejemplo: calcular e caudal que circula por un tubo que tiene resistencia hidrodinámica
de 100 Pa x seg/m3 si la presión a la entrada es de 100 Pa y la presión a la salida es de
20 Pa.
P=RxQ
Q=P/R
Q = 100 Pa – 20 Pa / 100 Pa x seg /m3
Q = 0,8 m3/seg
Si tengo tubos en serie con diferentes diámetros superficies, las resistencias irán
variando (como ocurre en el sistema cardiovascular). Si tengo tubos en serie, la
resistencia total sería la suma de las resistencias.
Si tengo tubos en
paralelo,
la
resistencia
total
será inversamente
proporcional a la suma de las resistencias en cada tramo del tubo.
Este es un resumen de como funciona el sistema circulatorio.
CIRCULACION
El aparato circulatorio es el sistema de transporte que
proporciona o2 y sustancias absorbidas del tubo digestivo
hacia los tejidos; retorna el co2 a los pulmones, y otros
productos del metabolismo a los riñones; y funciona en la
regulación de la temperatura capolar y distribuye
hormonas y otros agentes que regulan la función celular.
La sangre, medio de transporte de estas sustancias, es
bombeada por el corazón atreves de un sistema cerrado
de vasos sanguíneos; el corazón de los mamíferos,
constituye en realidad dos bombas en serie entre sí. A
partir del ventrículo izquierdo, la sangre se bombea a
través de las arterias y arteriolas a los capilares, en
donde se equilibra con el líquido intersticial. Los capilares
drenan a través der vénulas a venas y de retorno a la aurícula derecha. Esta es la
circulación mayor (sistémica). De aurícula derecha, la sangre fluye al ventrículo
derecho que la bombea a través de los vasos de los pulmones, es decir la circulación
menor (pulmonar) y de aurícula izquierda la ventrículo izquierdo. en los capilares
pulmonares, la sangre se equilibra con el o2 y co2 del aire alveolar, algunos líquidos
tisulares penetran a otro sistemas de vasos cerrados , los linfáticos que drenan linfa a
través del conducto torácico y del conducto linfático derecho al sistema venoso
(circulación linfática) la circulación es controlada por múltiples sistemas reguladores q
actúan en general, manteniendo un flujo sanguíneo capilar adecuado cuando es
posible a todos los órganos pero en particular al corazón y al cerebro.
HEMODINÁMICA
Es la parte de la fisiología que aplican las leyes de la hidrostática y la hidrodinámica en
el estudio y compresión de cómo se lleva acabo la circulación de la sangre en el
aparato cardiovascular.
Biológicamente, el aparato cardiovascular del ser humano es de tipo doble completo y
cerrado. Mecánicamente, se le puede definir como un circuito continuo, a volumen
constante, con una bomba hidráulica de cuatro cámaras, pero de función doble (dos
cámaras para cada función). Las dos cámaras derechas manejan sangre venosa y las
dos izquierdas arterial.
Bibliografía:
Curso “nociones básicas de química”, UBA XXI, Universidad de Buenos Aires, Patricia
Susana Moreno, Leticia Zuccaro, Modulo 1 “el mundo que nos rodea”, 2005: 1-27
Curso “nociones básicas de química”, UBA XXI, Universidad de Buenos Aires, Patricia
Susana Moreno, Leticia Zuccaro, Modulo 2 “Soluciones”, 2005: 1-29
Fluídos: “hidrostática, hidrodinámica, viscosidad”, Biofísica para el CBC, Parte 1 - 2da.
edición. – Buenos Aires: Editorial Asimov, 2010: 109-149.
http://ocw.upm.es/fisica-aplicada/fundamentos-y-teorias-fisicas/Contenidos/mecanica-defluidos-estatica.pdf
Ministerio de Curación, Elena G. de White, p:89
La Medicina Natural al alcance de todos, Manuel Lezaeta Acharán, Décimo tercera
edición, Editorial Kier, Buenos Aires, 1983: 11-30