ESTADO ACIDO
BASE
(2da
parte)
Prof. Dr. Edgardo Marecos
4. Las soluciones
Las soluciones son
definidas como sistemas homogéneos dispersos debido a que cada una
de las partes que las forman tienen iguales características físico
químicas. No se puede desconocer la importancia de las leyes que
rigen las soluciones ya que la mayoría de los procesos biológicos
se desarrollan en ellas.
Al igual que con otras
muchas otras ramas de la ciencia, una gran parte de los estudios básicos
se realización en los últimos años del siglo XIX y
comienzo del siglo XX, J.H.van´t Off y A. Arrhenius realizaron trabajos
fundamentales acerca del metabolismo del agua, los electrolitos y el hidrógeno.
El primero de ambos además desarrollo la teoría de la osmosis
y de la presión osmótica, Arrhenius por su parte describió
la disolución de las moléculas en las soluciones, señalando
que los electrolitos se encontraban en ellas completamente disociados.
Recibió por ello no pocas criticas, jocosamente decían y
le decían ¿Ud. cree en los átomos de sodio que nadan
el agua?. No se podía creer por aquellos tiempos que el agua pudiera
separar de una molécula átomos cargados eléctricamente
sin que se produjeran chispas. Estos creadores intercambiaron con asiduidad
sus ideas y fueron apoyados por otros grandes. Las soluciones cristalinas
pasan rápidamente las membranas celulares, disminuyen el punto de
congelación del solvente que las contiene y son cristalizables,
las soluciones coloidales son aquellas que sus partículas son mas
grandes, no atraviesan las membranas celulares. El estado coloide puede
ser en suspensión o en emulsión, este ultimo puede ser sol
(predominantemente liquido) o gel (sólido o semisólido).
5. Elementos
Como sabemos una de
las premisas para empezar a conocer algo es medir y que toda medición
tiene escalas y reglas. Si bien escuchamos con mucha frecuencia hablar
de equivalentes y moles, es notable la facilidad con la que se olvidan
los fundamentos de estas maneras de cuantificar.
El uso rutinario de
medidas como el litro o el kilogramo nos brindan seguridad y comodidad
y hace que no tengamos ningún problema en la interpretación
de sus escalas de medición e incluso de sus reglas. No ocurre lo
mismo cuando hablamos de equivalentes y moles.
Veamos el porqué
y el cómo se obtienen estas unidades de medida Los electrolitos
además de su peso importan por el numero de partículas y
el numero de cargas estos son conceptos clave.
Todos en algún
momento fuimos por lo menos sorprendidos en la niñez con pregunta
de que pesa mas, un kilo de plumas o un kilo de plomo. Rápidamente
los mas avispados contestaban correctamente, sin embargo detrás
de esa perugrollada se esconden una serie da características que
en el caso de los electrolitos y el tema que nos atañe son mas que
importantes. Un kilo de cloro tiene menor cantidad de partículas
que un kilo de potasio y esta menor cantidad de partículas que un
kilo de sodio, por otro lado un kilo de calcio tiene mayor cantidad de
partículas que un kilo de cloro.
Podemos colegir que
las diferencias en el numero de partículas que se encuentran en
una determinada unidad de peso se deben a la diferencia de los tamaños
relativos de cada uno de los elementos. Si además recordamos las
valencias que cada uno de ellos tiene, vemos que los equilibrios dependientes
del numero de partículas (presión osmótica) y del
numero de cargas (equilibrio eléctrico) adquieren mayor complejidad
y porque no se pueden relacionar kilo a kilo.
El equilibrio osmótico
depende del numero de partículas y el equilibrio eléctrico
del número de cargas. Surge claramente el porqué utilizar
sus medidas relacionadas, el miliosmol (mOsm) y el miliequivalente (meq)
respectivamente.
Pero ¿cómo
se obtienen los moles y los miliosmoles? Un mol(M) de una substancia es
el peso molecular de la misma expresado en gramos y su milésima
parte es el milimol. Ejemplo: peso molecular de la glucosa 180 g y un milimol
180 mg., un mol de cloruro de sodio es 58.5g, un milimol 58.5 miligramos.
Aunque sea redundante
recordemos que un mol de cualquier substancia en numero de partículas
es exactamente igual a un mol de cualquier otra.
En relación
a los equivalente y miliequivalentes recordemos que tienen que ver con
el numero de cargas y que el equivalente de un ion se define como la suma
de los pesos atómicos de sus componentes divididos por su valencia.
Un equivalente de hidrógeno es 1 gramo y un miliequivalente un miligramo.
Un meq de Cl – (35.5 mg.) se equilibra con un meq de Na + (23 mg.).
Si el ion es monovalente
un miliequivalente es igual a milimol, pero si es bivalente dos miliequivalentes
son iguales a un milimol ej.: Ca++
El peso atómico
es un numero arbitrario que relaciona la masa de un elemento con la masa
patrón de un elemento de referencia, se toma desde 1961 al isótopo
12 del carbono el cual tiene exactamente 12 uma (unidades de masa atómica).Anteriormente
el valor de referencia era el oxigeno con un valor de 16. Para nuestro
cometido basta recordar que el modelo planetario de átomo ya quedo
en el pasado.
El mol no toma en consideración
si la substancia es orgánica o no, si esta ionizada o no.
La molaridad se define
como el número de moles de soluto en un litro de solución
se expresa así; moles /litro de solución
La molalidad es numero
de moles de un soluto que hay en 1000 gramos de solvente y se expresa así;
moles /1000g de solvente.
Normalidad es el equivalente
gramo/ litro de solución
Debemos recordar que
la normalidad tiene muchas definiciones en medicina, una de ellas muy utilizada
esta relacionada no con la presencia de patología sino con la frecuencia
de presentación de determinadas variables.
6. Electrolitos
Los electrolitos son
substancias que se ionizan cuando están en solución permitiendo
el pasaje de una corriente eléctrica. La solución electrolítica
más común es la de cloruro de sodio.
Los iones se definen
como átomos o conjunto de átomos cargados eléctricamente
por ganancia o perdida de electrones a partir de estructuras previamente
neutras.
Las concentraciones
electrolíticas se expresan en miliequivalentes.
7. Concepto de equilibrio
Vimos precedentemente
que somos sistemas abiertos o semiabiertos y que debemos mantener un equilibrio
inestable o aproximadamente estacionario. El equilibrio sin otro calificativo
paradójicamente es sinónimo de desorden o muerte, una de
las formas en la que se expresa la amenaza entrópica.
Tenemos muchos equilibrios
dinámicos que mantener, prácticamente para cada una de las
substancias que nos componen. Es fácil medir nuestros insumos aun
en situaciones patológicas, pero es más difícil cuantificar
con exactitud los egresos.
Afortunadamente en
condiciones habituales no tenemos necesidad de hacer mediciones muy precisas,
pero si, cuando existen problemas patológicos sobretodo cuando los
afectados son los principales órganos que controlan cada uno de
los equilibrios.
8. Acidos. Bases. Anfóteros.
Según la teoría
de Bronsted y Lowry; ácido es toda especie química capaz
de ceder protones y base es toda especie química capaz de aceptarlo,
ácidos y bases actúan como pares, uno que cede y el otro
que acepta.
Esta definición
nos deja abierta a hechos como el que el agua pueda actuar como ácido
o como base dependiendo del compuesto con el cual se ponga en contacto.
Las substancias que se comportan de esa manera son denominadas anfolitos
o anfóteras, no pocas personas lamentablemente también tienen
ese carácter.
9. Metabolismo(cambio)- Buffers
Vimos previamente la
necesidad que tenemos como sistemas de mantener un flujo energético
a nuestro través para poder mantenernos vivos. Nuestros insumos
energéticos son los hidratos de carbono, grasas, proteínas
y además ingresamos agua y otros minerales de los cuales el oxigeno
es uno de los más importantes. Todo esto debe ser transformado para
que nos pueda ser de utilidad pero en ese metabolismo se producirán
además substancias como el anhídrido carbónico y los
hidrogeniones que deben ser eliminadas. Pese a la constante formación
estos últimos se mantienen en 40nm/l con pequeñas fluctuaciones
en reposo.
Es necesario recordar
que las constancias no dependen solo de la relación entre la producción
y eliminación sino también de mecanismos reguladores que
impiden las grandes oscilaciones, estos amortiguadores son denominados
bases buffers o tampón y tienen como condición posibilidad
de unirse en forma reversible con el hidrógeno.
Las bases buffer o
tampón actúan a diferentes niveles y con diferentes tiempos
a nivel extracelular su accionar es instantáneo, a nivel respiratorio
tardan minutos, a nivel intracelular de 2 a 4 hs y a nivel renal la demora
es de horas o días
En el plasma predominan
como amortiguadores el bicarbonato y las proteínas, que son macromoléculas
con cargas predominantemente negativas y en los glóbulos rojos predomina
la hemoglobina y existen también cantidades menores de bicarbonato
y de fosfatos. El contenido total de bases búfferes de la sangre
es de 48 meql
El bicarbonato como
base buffers tiene características distintas a las otras ya que
el aumento de hidrogeniones se acompaña de un aumento del desprendimiento
de Co2.
En síntesis
como sistemas ingresamos lo que nos es necesario y a nivel celular producimos
permanentemente CO2 e H+. Este ultimo se une al bicarbonato para alcanzar
el riñón donde pasa a la luz tubular y es neutralizado por
los fosfatos y amoniaco para su eliminación. El bicarbonato por
su parte vuelve a la circulación, reponiéndose a medida que
se consume y además se reabsorbe totalmente a nivel renal. Existe
una perdida equilibrada de hidrogeniones y bicarbonato a nivel digestivo
que no muy importante en condiciones normales. Como vimos desde las células
donde se genera el H+ recorre su trayecto hacia el riñón
neutralizado por las bases y allí es eliminado y el Co2 abandona
el organismo por vía respiratoria
Esquemáticamente
recordaremos que pueden ocurrir las siguientes situaciones primarias: a)
incremento de H+ por aumento de su producción, falta de eliminación
o combinación de las anteriores. b) deficiencias de bicarbonato
por perdida renal o digestiva. c) sobrecarga de Co2 por trastornos ventilatorios
d) déficit por hiperventilación d) incremento exógeno
de bicarbonato, perdida renal o digestiva de hidrogeniones e) combinaciones
Estas modificaciones
primarias aparecerán en las distintas situaciones clínicas