SOLUCIONES

ELECTROLÍTICAS

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ELECTROLÍTICASPara usar esta clase

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El agua es el solvente fundamental y constituye mas del 50% del peso corporal humano. Es el elemento fundamental en el transporte de nutrientes, en la eliminación de sustancias de desecho, en la regulación del volumen celular y en el control de la temperatura corporal.

En este capítulo se identifican y estudian los conceptos básicos de las soluciones acuosas.

La necesidad de estos conocimientos se fundamenta  en el uso habitual de diferentes soluciones tanto para el uso en condiciones normales como en la reposición en casos de alteración del balance adecuado de líquidos en el organismo

Los electrolitos, que son el tema central de las clases que se presentan, son sustancias que al disolverse en agua se separan en diferentes partes con carga eléctrica: los iones son elementos fundamentales en la actividad enzimática, en la contracción muscular, en la actividad neuronal, en el control tubular renal.

Por ello es indispensable entender la diferencia entre MOL y EQUIVALENTE QUIMICO, se debe poder reconocer los contenidos de diferentes soluciones de uso clínico y también saber, en base a conocimientos de tipo cuantitativo, preparar soluciones de acuerdo a necesidades específicas.

OBJETIVOS

CONCENTRACIONCONCENTRACIONCONCENTRACIONCONCENTRACION

SOLUCIONES MOLARESSOLUCIONES MOLARES SOLUCIONES MOLARESSOLUCIONES MOLARES

SOLUCIONES NORMALESSOLUCIONES NORMALESSOLUCIONES NORMALESSOLUCIONES NORMALES

SS

OO

LL

UU

CC

II

OO

NN

EE

SS

SS

OO

LL

UU

CC

II

OO

NN

EE

SSMenú

generalMenú

general

CCOONNCCEENNTTRRAACCIIOONN

La forma de preparar una solución es pesar la sustancia y luego disolverla.Es común utilizar recipientes aforados de volumen conocido para realizar esta operación. De esta manera se calcula la concentración como cantidad de soluto por litro de solución ( solución Molar ) y no por litro de agua ( solución Molal ). La dificultad se presenta debido a que un litro de solución puede contener diferente volumen de agua.

Si tiene una baja concentración de solutos, como ocurre en gran parte de los líquidos biológicos, no hay

una gran diferencia entre ambos tipos de soluciones.

Si tiene una gran cantidad de solutos o es una solución muy concentrada tendrá por litro de solución menor cantidad de agua. La solución molar en este caso.................................. difiere de la solución molal.

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CCOONNCCEENNTTRRAACCIIOONN

La concentración ( c ) de una sustancia sólida, líquida o gaseosa en una solución depende de la masa ( M ) añadida y del volumen ( V ) en el cual se ha disuelto.

La concentración se expresa por kilogramo de agua.

Cuando se coloca el peso molecular de la sustancia por kilogramo de agua se tiene una solución Molal.

c = M / V

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CCOONNCCEENNTTRRAACCIIOONN

La concentración por litro de solución ( Molar ) se utiliza habitualmente en Fisiología porque en general se trata de soluciones muy diluidas donde el soluto ocupa un espacio mínimo; de esta manera se usará en este programa.

Las unidades que mas se usarán en este tema serán:

gramos por litro ( g / l )

miligramos por litro ( mg / l )

miligramo por mililitro ( mg / ml )

miligramo por decilitro ( mg / dl, mg% )

Mol por litro o molar ( M )

miliMol por litro o milimolar ( mM )

nanoMol por litro o nanomolar ( nM ). 3 de 3

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SOLUCIONES MOLARESSOLUCIONES MOLARES SOLUCIONES MOLARESSOLUCIONES MOLARES

CLORURO DE SODIO CLORURO DE SODIO CLORURO DE SODIO CLORURO DE SODIO

AGUAAGUAAGUAAGUA

UNIDADESUNIDADESUNIDADESUNIDADES

CLORURO DE CALCIOCLORURO DE CALCIOCLORURO DE CALCIOCLORURO DE CALCIO

GLUCOSA GLUCOSA GLUCOSA GLUCOSA

MenúgeneralMenú

general

Los átomos de los elementos se combinan entre sí de manera variada

+H

Na+

O=

C=

Cl-

Dan de esta manera origen a diferentes sustancias formando moléculas

SSOOLLUUCCIIOONN

MMOOLLAARR

H20

HCl

NaCl

C6O6H12

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Aún en las moléculas constituidas por el mismo tipo y número de átomos, la diferente estructura química o la configuración en el espacio determina que tengan propiedades diferentes.

Un ejemplo clásico son los hidratos de carbono o glúcidos, como la glucosa y fructosa, constituidas ambas por 6 átomos de carbono y oxígeno y 12 de hidrógeno, a pesar de lo cual tienen diferentes propiedades.

SSOOLLUUCCIIOONN

MMOOLLAARR

clic

También pueden cambiar sus propiedades ya sea que estén en estado sólido, gaseoso o disueltas en diferentes solventes.

Cuando la solución es gas-líquido, el gas puede pasar a disolución sin cambiar su estructura molecular, como es el caso del O2 y del N2. En el caso del CO2 parte permanece con su estructura molecular y parte se hidrata dando origen a ácido carbónico (H2CO3) y a productos de disociación (HCO3 – e H+).

.

2 de 4

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Cuando se trabaja con las sustancias a fin de producir mezclas, combinaciones, soluciones, la molécula es una unidad sumamente pequeña para los métodos reales de medición disponibles y de uso común.

Esta realidad práctica ha llevado a definir distintas unidades, que son útiles de acuerdo a su aplicación o de los resultados que se desean obtener o para definir determinados procesos.

SSOOLLUUCCIIOONN

MMOOLLAARR

Para cubrir las necesidades de este tema se desarrollan los conceptos de

MOL

EQUIVALENTE QUÍMICO

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El Mol,

igual al peso molecular en gramos, es una unidad para trabajar con el número de partículas contenida, tanto de gases , como sólidos, moléculas de sustancias que no se disocian en solución.

Para relacionar el mol de un gas con el volumen que lo contiene, se establecen condiciones de normalidad de presión y temperatura ( STPD ), pues se sabe que en estas condiciones 1 Mol de gas ideal ocupa 22.4 litros.

El Equivalente

igual al peso molecular en gramos dividido por la valencia, es una unidad para trabajar con las cargas eléctricas de las moléculas, las soluciones, los iones.

SSOOLLUUCCIIOONN

MMOOLLAARR

4 de 4

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clic.

EL MOL ES EL PESO MOLECULAR DE UNA SUSTANCIA EXPRESADO EN GRAMOS Y POR LO TANTO CORRESPONDE A LA SUMA DE LOS PESOS ATÓMICOS DE LOS ELEMENTOS QUE CONSTITUYEN LA MOLÉCULA. Su relación con el número de moléculas es una constante y se conoce como número de Avogadro:

6.06 * 1023 moléculas están contenidas en un MOL de cualquier sustancia.

NaCl

El peso molecular del cloruro de sodio (NaCl) es la suma de un Na +

(23 g)

23 + 35.5 =58.5 g 1 MOL

Ese peso de 58.5 gramos es un Mol y contiene 6.06 * 1023 moléculas.

y un Cl - (35.5 g).

CCLLOORRUURROO

DDE E

SSOODDIIOO

1 de 1

clic

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El peso molecular del agua (H2O) es la suma de dos H + (2 g)

1*(2) + 16=18 g

1 MOL

y un O-`- (16 g).

Ese peso de 18 gramos es un Mol y contiene 6.06 * 1023 moléculas.

H20

AA GG UU AA

1 de 1

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El peso molecular de la glucosa ( C6O6H12 ) es la suma de 6 C

(6*12 g),

Ese peso en gramos es un Mol y contiene 6.06 * 1023

moléculas.6 O- - ( 6 * 16 g) y 12 H+ ( 12 * 1 g ).

C6O6H12

(6*12) + (6*16) + (12*1) =180 g 1 MOL

GG

LL

UU

CC

OO

SS

AA

Es indispensable entender que esta unidad está determinada por la necesidad de conocer una propiedad común :

el número de partículas que un MOL contiene en estado ....... sólido o cuando las moléculas conservan su........... estructura al disolverse en un solvente.

1 de 1

clic

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El peso molecular del cloruro de calcio (CaCl2) es la suma de un Ca++ (40 g)

40 g + ( 2*35.3 ) = 111 g 1 MOL

y dos Cl -

(2*35.5 g).

Ese peso de 111 gramos es un Mol y contiene 6.06 * 1023 moléculas.

CaCl2

Es indispensable entender que esta unidad está determinada por la necesidad de conocer una propiedad común :

el número de partículas que un MOL contiene en estado sólido o cuando las moléculas conservan su estructura al disolverse en un solvente.

CCLLOORRUURROO

DDE E

CCAALLCCIIOO

1 de 1

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Si una sustancia cuando se disuelve en un solvente conserva la estructura que tenía en estado sólido, al colocar el peso molecular (1 Mol) y completar con un solvente hasta un litro, se tiene una solución molar.

1 Molar = 1 Mol / litro = 1 M

Todas las soluciones preparadas de la manera antes descrita tienen en común el mismo número de moléculas, es decir que su concentración es igual.

Los líquidos corporales son soluciones con concentraciones relativamente pequeñas y es habitual usar una unidad mil veces menor, llamada miliMol (mM).

Cantidades diferentes expresadas en gramos de distintas sustancias, tienen en común el número de moléculas que contienen.

UUNNIIDDAADDEES S

1 de 2

clic

1Mol / 1000 = 1 Mol * 10 -3 = 1 miliMol = 1 mM

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1Mol / 1000000000000 = 1 Mol * 10 - 12 = 1 picoMol

1Mol / 1000000000000000 = 1 Mol * 10 -15= 1 femtoMol

1Mol / 1000000000000000000 = 1 Mol * 10-18= 1 attoMol

Hay sustancias en el organismo con concentraciones extremadamente pequeñas por lo que es cómodo utilizar una unidad mil millones de veces menor, llamado nanoMol (nM).

1Mol / 1000000000 = 1 Mol * 10 - 9 = 1 nanoMol = 1nM

UUNNIIDDAADDEES S

2 de 2

clic

De acuerdo a diferentes necesidades se usan distintas unidades, generalmente para operar con números pequeños y enteros

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CLORURO DE SODIO CLORURO DE SODIO CLORURO DE SODIO CLORURO DE SODIO

CLORURO DE CALCIO CLORURO DE CALCIO CLORURO DE CALCIO CLORURO DE CALCIO

FOSFATO DE SODIO FOSFATO DE SODIO FOSFATO DE SODIO FOSFATO DE SODIO

SOLUCIONES EQUIVALENTES SOLUCIONES EQUIVALENTES DE POTASIODE POTASIOSOLUCIONES EQUIVALENTES SOLUCIONES EQUIVALENTES DE POTASIODE POTASIO

ASPECTOS PRACTICOSASPECTOS PRACTICOSASPECTOS PRACTICOSASPECTOS PRACTICOS

SOLUCIONES NORMALESSOLUCIONES NORMALESSOLUCIONES NORMALESSOLUCIONES NORMALES

MenúgeneralMenú

general

Hay una propiedad común ya descrita en cuanto al número de moléculas contenida por un peso igual al peso molecular expresado en gramos.Se presenta un ejemplo donde las sustancias sólidas que cumplen con las condiciones señaladas son

la glucosaGLUCOSA

180 g 1Mol 6.06*1023

moléculas

CLORURO DE SODIO58,5 g 1Mol 6.06*1023

moléculas

C6O6H12C6O6H12

NaCl

el cloruro de sodio

SSOOLLUUCCIIOONN

NNOORRMMAALL

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SSOOLLUUCCIIOONN

NNOORRMMAALL

Hay una característica que diferencia a las sustancias cuando de su estado sólido pasan a estar disueltas en un solvente.

C6O6H12

+Cl-

Na+

NaClOtras se disocian en iones de diferente complejidad

Algunas mantienen su estructura molecular

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Cuando una sustancia que se disuelve en un solvente no conserva la estructura que tenía en estado sólido se disocia o se separa en

iones de diversa complejidad.

De acuerdo al principio de electroneutralidad la disociación de una sustancia conduce a la formación de iones de diferente carga de tal manera que la suma algebraica de las cargas es cero.

Por esta razón ha sido necesario implementar una unidad ...................... que tenga en cuenta estas características propias de las........................ sustancias que se disocian.

Cl-Na+ +

NaCl Na + + Cl -

CCLLOORRUUR R OO

DDE E

SSOODDIIOO

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clic .

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Al definir el Equivalente Químico ( peso molecular o atómico dividido por su valencia ) se conocen las cantidades exactas necesarias para la combinación química; son comparables entre sí en cuanto a su carga eléctrica.

Na+

Cl-

1 Equivalente de Na+ = 23 g / 1 = 23 g

1 Equivalente de Cl- = 35,5 g / 1 = 35.5 g

CCLLOORRUUR R OO

DDE E

SSOODDIIOO

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Para colocar un Equivalente Químico de cada ión en un litro de solución

y producir una Solución Normal,

es necesario pesar 58.5 g de cloruro de sodio.

El Equivalente Químico es el peso molecular o atómico dividido por la valencia.

CCLLOORRUUR R OO

DDE E

SSOODDIIOO

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Cl-Na+ +

NaCl Na + + Cl -

En este dibujo que se presentó antes hay un MOL de cloruro de sodio,

Es una solución 1 Normal ( 1N ) y contiene en total 2 equivalentes químicos.

que al ser disuelto e ionizarse totalmente, forma un equivalente de sodio y uno de cloruro.

CCLLOORRUUR R OO

DDE E

SSOODDIIOO

4 de 4

clic

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Al definir el Equivalente Químico se conocen las cantidades exactas necesarias para la combinación química, que son comparables entre sí en cuanto a su carga eléctrica.

El ión calcio tiene una valencia con dos cargas positivas.

Ca++

1 Equivalente de Cl - = 35,5 g / l = 35.5 g

1 Equivalente de Ca ++ = 40 g / 2 = 20 g

Cl-

CCLLOORRUUR R O O

DDE E

CCAALLCCIIOO

1 de 4

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.Ca C l 2 2 ( Ca++/ 2 ) + 2 C l -

CaCl 2- + 2 Cl-Ca++ +2

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CCLLOORRUUR R O O

DDE E

CCAALLCCIIOO

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Para producir una Solución Normal ( N o 1N ) de cloruro de calcio, son necesarios un equivalente de calcio y un equivalente de cloruro.Para ello se deben pesar 55.5 g de cloruro de calcio, valor al que se llega al dividir su peso molecular por su valencia ( 111g / 2 ).

El elemento que tiene existencia física es el ión calcio cuyo peso atómico es de 40 g y está en la naturaleza acompañado de los iones negativos correspondientes a las diferentes combinaciones químicas.

El Equivalente Químico de calcio es solo una unidad, una convención que carece de realidad física.

3 de 4

CCLLOORRUUR R O O

DDE E

CCAALLCCIIOO

clic

El Equivalente Químico de calcio sólo.................... existe como unidad de uso práctico.

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.CaC l 2 2 (Ca++/ 2) + 2 C l -

En este dibujo que se presentó antes hay un MOL de cloruro de calcio,

Es una solución 2 Normal ( 2N ) y contiene.......... en total 4 equivalentes químicos.

que al ser disuelto e ionizarse totalmente, forma dos equivalentes de calcio y dos de cloruro.

CaCl 2- + 2 Cl-Ca++ +2

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CCLLOORRUUR R O O

DDE E

CCAALLCCIIOO

clic

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Hay moléculas de mayor complejidad en su estructura como son, por ejemplo los fosfatos ( PO4 3- ) compuestos por un ión de tres valencias

1 Equivalente Químico de PO4 3 -= 95 g / 3 = 31.66 g

1 Equivalente Químico de Na + = 23 g / 1 = 23 g

PO 4---

Puede unirse a tres iones de sodio ( Na +)

+Na

FFOOSSFFAATTOO

DDE E

SSOODDIIOO

1 de 5

clic

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Una Solución Molar se prepara con el peso molecular ( PM= 95 + 23 * 3 = 164 g ) en gramos y como es una sustancia que se disocia tiene tres equivalentes de cada ión.

Na3 PO4 3 Na+ + 3 ( PO4 3 - / 3 )

PO 4---

+Na

+Na

+Na

PO 4---

+Na

+Na

+Na +

FFOOSSFFAATTOO

DDEE

SSOODDIIOO

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clic

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Para producir una Solución Normal ( 1N ) de fosfato de sodio, es necesario un equivalente de sodio y un equivalente de fosfato.

Es por ello que se deben pesar

54.66 g de fosfato de sodio

que es su peso molecular dividido por la valencia

( 164 / 3 = 54.66 )

FFOOSSFFAATTOO

DDEE

SSOODDIIOO

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Na3 PO4 3 Na+ + 3 ( PO4 3 - / 3 )

PO 4---

+Na

+Na

+Na

PO 4---

+Na

+Na

+Na +

En este dibujo que se presentó antes hay un MOL de fosfato de sodio,

Es una solución 3 Normal ( 3N ) y contiene en total 6 equivalentes químicos.

que al ser disuelto e ionizarse totalmente, forma tres equivalentes de sodio y tres equivalentes de fosfato.

FFOOSSFFAATTOO

DDEE

SSOODDIIOO

4 de 5

clic

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Cuando el ión fosfato se une al ión calcio

Ca3(PO4)2

PO 4---

+Na

+Na +H

Los fosfatos tienen estructuras moleculares complejas, ya que pueden unirse a un hidrogenión y dos iones sodio.

Na2HPO4

También pueden unirse a dos hidrogeniones y a un solo sodio. En orina es una forma de asegurar la excreción de ácido sin mayores variaciones en el pH, condición que podría afectar a los túbulos renales. NaH2PO4

PO 4--- Ca+

+ Ca++Ca+

+ PO 4

---

FFOOSSFFAATTOO

DDEE

SSOODDIIOO

PO 4---

+Na +H +H

5 de 5

clic

clic

clic

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SSOOLLUUCCIIOONN

dde e

PPOOTTAASSIIOO

Si se desea preparar una solución con una cantidad prefijada de iones potasio ( K+ ) por ejemplo, a fin de hacer una reposición oral, debe recordarse que el peso atómico del potasio es de 39.1 g. El ión K+ puede estar acompañado por

1000 mEq/l de K+

Cloruro

KCl

P.M 74.8 g

1000 mEq/l de

cloruro

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Si se desea preparar una solución con una cantidad prefijada de iones potasio por ejemplo, a fin de hacer una reposición oral, debe recordarse que el peso atómico del potasio es de 39.1 g. El ión K+ puede estar acompañado porAcetato

KCH3COO

P.M 98 g

1000 mEq/l de K+

1000 mEq/l de

acetato

SSOOLLUUCCIIOONN

dde e

PPOOTTAASSIIOO

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Si se desea preparar una solución con una cantidad prefijada de iones potasio por ejemplo, a fin de hacer una reposición oral, debe recordarse que el peso atómico del potasio es de 39.1 g. El ión K+ puede estar acompañado por Gluconato

KC5H11O5-COO

P.M 123 g

1000 mEq/l de K+

1000 mEq/l de

gluconato

SSOOLLUUCCIIOONN

dde e

PPOOTTAASSIIOO

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No es difícil concluir que se pueden preparar soluciones con 1000 mEq / l del ión K+ o 1 mEq / ml de K+ colocando los diferentes pesos moleculares expresados en gramos en un volumen de 1 litro de solución.

1000 mEq/l de K+

Acetato

KCH3COO

P.M 98 g

Cloruro

KCl

P.M 74.8 g

Gluconato

KC5H11O5-COO

P.M 123 g

1000 mEq/l de

cloruro

1000 mEq/l de K+

1000 mEq/l de

acetato

1000 mEq/l de K+

1000 mEq/l de

gluconato

SSOOLLUUCCIIOONN

dde e

PPOOTTAASSIIOO

4 de 4

clic

Se preparan tres soluciones con tres cantidades diferentes en gramos, pero todas son soluciones 1 NORMAL (1N) y contienen 1000 mEq / l de K+ MenúMenú

SSOOLLUUCCIIOONN

NNOORRMMAALL

El camino inverso debería ser tan fácil como el recorrido hasta aquí, ya que si se conoce los miliequivalentes que contiene la solución que se quiere preparar, se tiene que llegar a la cantidad en gramos que se deberá pesar.Una solución semejante al plasma, llamada "solución fisiológica" y de uso muy común,es una solución 0.150 N que contiene 150 mEq/l de cloruro de sodio y se prepara realizando cálculos similares a los realizados anteriormente.

150 mEq/l * PM g / val /1000 = 9 g / l de NaCl

1 Equivalente = PM / 1 = 58.5 / 1

1000 mEq/l ....... 58.5 g/l NaCl. 150 mEq/l........ 8.78 g/l NaCl

Es una forma de cálculo que se puede utilizar con fines prácticos.

Contendrá 150 mEq/l de sodio y 150 mEq/l........................ de cloruro. El número de miliequivalentes.. ...................... .será 300

clicNaCl........................ PM = 58.5 g

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SSOOLLUUCCIIOONN

NNOORRMMAALL

150 mEq/l * PM g / val /1000 = 9 g / l de NaCl

Conviene insistir en que se puede preparar una solución fisiológica o 0.150 N de cloruro de sodio utilizando la siguiente fórmula.

De la misma forma se calculan cantidades de sólidos o líquidos a poner en soluciones que se desean preparar de una manera especial

De esta manera se pueden administrar en forma oral o endovenosa cantidades especiales en función de una patología.

Su uso es indispensable para calcular las pérdidas.................... iónicas de un paciente y establecer la reposición............................ de manera adecuada.

2 de 3

clic

Tiene 150 mEq/l de sodio y 150 mEq/l de cloruro.

El número de totyal de miliequivalentes es de 300 por litro de solución

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150 mEq/l * 58.5 g / 1 /1000 = 9 g / l de NaClAl colocar 9 g / l ( 0.9 g %) de cloruro de sodio se tendrán

aproximadamente

150 mEq/l de ión sodio

150 mEq/l de ión cloruro

Esto es así pues la valencia de estos iones es uno y cada molécula de cloruro de sodio al dividirse genera dos iones, esto solo si se cumple que la disociación es total.

La imprecisión de la frase del texto anterior se debe a que se ha hablado de concentración de sustancias y se ha supuesto que la disociación de las moléculas es total.

La realidad es que hay interacción de los iones entre sí y también interacción con el agua, por lo que la disociación puede ser incompleta.

SSOOLLUUCCIIOONN

NNOORRMMAALL

3 de 3RESUMEN FINAL

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Aunque es incorrecto hacerlo así, como en general las soluciones en el organismo contienen iones monovalentes, las cantidades expresadas en Mol o Equivalente tienen el mismo valor.

Pero es necesario saberlo y mas aún tenerlo muy claro desde el punto de vista conceptual para evitar confusiones que suelen ser frecuentes.

Se mide habitualmente sodio, potasio, calcio en plasma y en orina. Pero la concentración de una sustancia como el calcio en un líquido corporal, no se corresponde necesariamente a los iones libres existentes.

Este ión se une con fosfatos y proteínas por lo que se ha hecho necesario diseñar electrodos para medir los iones existentes que presentan carga cuando están libres.

Desde un punto de vista fisicoquímico se analizaron aspectos cuantitativos de la disociación de sustancias.

Algo similar ocurre con el potasio intracelular, cuya concentración se puede conocer pero no la cantidad exacta de partículas libres o iones con carga. Se han analizado en esta clase los aspectos conceptuales y de uso práctico de las unidades mMol y mEq, pero es muy común usarlas de manera no diferenciada en fisiología y en clínica .Los iones hidrogeno y bicarbonato se expresan a veces como nanomoles, cuando debería hablarse de nanoequivalentes.

clic

FIN

.

CONCLUSIONES