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) Tienen forma y volumen propio.2) No poseen movimientos de traslación.3) Solamente pueden vibrar en posiciones relativamente fijas.4) No son capaces de fluir.5) 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 + Dicromato de potasio = Solución acuosa de dicromato de potasio(solvente) (soluto) (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 Electrolito débil No electrolitoHCl, ácido clorhídrico(ácido que se encuentra en el jugo gástrico y comercialmente se conoce como ácido muriático)

CH3COOH, ácido acético(el ácido del vinagre)

(NH2)2CO, urea(componente de la orina y de muchos fertilizantes)

HNO3, ácido nítrico(uno de los responsables de la lluvia ácida)

HF, fluoruro de hidrógeno CH3OH, metanol(alcohol tóxico, componente del alcohol de quemar)

HClO4, ácido perclórico HNO2, ácido nitroso CH3CH2OH, etanol(alcohol de las bebidas)

H2SO4, ácido sulfúrico(uno de los responsables de la lluvia ácida)

NH3, amoníaco(componente de artículos de limpieza)

C6H12O6, glucosa(El más conocido de los carbohidratos. La deficiencia en su metabolismo produce

NaOH, hidróxido de sodio(soda cáustica)

H2O, aguaEl agua pura es un

electrolito extremadamente débil.

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

Componente

2

Estado de la solución

Ejemplos

Gas Gas Gas AireGas Líquido Líquido Soda (CO2 disuelto en agua)Gas Sólido Sólido H2 gaseoso en paladioLíquido Líquido Líquido Alcohol en aguaSólido Líquido Líquido Sal en aguaSólido Sólido Sólido 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 cinético-molecular. 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? Rta: 45 g

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 caño2) De la superficie del mismo3) 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 = R x Q

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 = R x Q

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-de-fluidos-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