“Año de la Diversificación Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación” Universidad Nacional de Piura
Facultad de Ingeniería de Minas Escuela Profesional Biología General
Curso
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Profesor
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Tema
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Alumno
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Ciclo
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Ciclo 2015 - I
Grupo
:
05
Sección
:
03
Base Física de la Materia Viva
Piura 2015
I. Fundamento Teórico El protoplasma es un sistema extremadamente complejo y no totalmente conocido cuyo componente principal es el agua, que contiene sustancia sólidas, liquidas y gaseosas, dispersas y organizadas en formas diversas y de varios tamaños. Estas sustancias, constituidas por moléculas, forman soluciones acuosas que desempeñan un papel muy importante en las características del protoplasma. Al observar el mundo circundante se aprecia que algunos materiales están constituidos por un solo tipo de sustancia. Otros, por el contrario, son el resultado de la combinación de sustancias diferentes. Ello significa que la materia suele encontrarse en forma pura o combinada, independientemente de su estado de agregación (sólido, líquido o gas). Los sistemas de composición variable son aquellos en los cuales la proporción de los componentes no permanece fija, es decir, la cantidad de los constituyentes puede cambiar, pero la naturaleza del sistema se conserva. La materia viva es esencialmente un sistema coloidal que se caracteriza por presentar partículas de gran tamaño, dispersas en un medio físico, dispersas uniformemente en un medio sólido, líquido y gaseoso. Si el tamaño de las partículas dispersas o moléculas son más pequeñas de un milimicrón, forman una solución verdadera; si son más grandes de cien milimicrones forman una suspensión. Por lo tanto los sistemas coloidales son intermedios entre soluciones verdaderas y suspensiones. Por ejemplo, si disolvemos sal común en agua, tiene lugar un proceso físico, tras el cual la sal y el agua siguen teniendo las mismas propiedades características, como se puede comprobar recuperando la sal por calentamiento de la disolución. Es decir, en el proceso de disolución no se altera la naturaleza de las sustancias que se disuelven. 1. Dispersión: Se llama dispersión a las sustancias solidas o liquidas que en estado muy dividido se encuentra en el seno de un líquido, sin que por reposo se dispongan en el fondo. 2. Sistema disperso: Es la mezcla de dos cuerpos, en la que uno de ellos rodea por completo a cada una de las partículas de otro cuerpo. Ejemplos: una mezcla de agua con arena. En la cual cada una de los componentes se llama fase. Fase dispersa: es la sustancia dividida y esparcida cuyas partículas se hallan distribuidos en el seno de la otra. Fase dispersante: es donde se realiza la dispersión, es continua, ocupa el mayor volumen y se encuentra rodeado por la fase dispersa.
3. División de las dispersiones: Las propiedades de los sistemas dispersos dependen generalmente del tamaño de las partículas de la fase dispersa, lo cual ha determinado la siguiente división:
a) Suspensión: Son sistemas químicos que constan de dos o más sustancias insolubles
entre sí y en los que la fase dispersa, que puede estar formada por varias especies químicas, presenta partículas con un diámetro mayor de 0.1 um b) Emulsión: Dispersión coloidal estable de un líquido en otro inmiscible con él, por lo que aparecen pequeñas partículas en suspensión, sin llegar a constituir una disolución c) Solución: Mezcla homogénea de dos o más sustancias. El componente que está en mayor proporción se llama solvente y los que están en menor, d) Sistema Coloidal: Partículas dispersas en un líquido cuyo tamaño es superior a las partículas de dimensiones moleculares o iónicas que constituyen las disoluciones. 4. Clases de coloides: muchas propiedades del protoplasma. Como la viscosidad, elasticidad y capacidad para cambiar del estado líquido (sol) al semilíquido (gel) pueden atribuirse a su estado coloidal. Geles: es una estructura esponjosa formada por una malla de moléculas que retienen agua. Los geles tienen tendencia a hidratarse e inflarse, desarrollando presiones internas elevadas conocidas como presión osmótica. Soles: cuando las partículas coloidales se encuentran en disolución y son muy fluidas.
Los coloides tienen propiedades:
Movimiento browniano: constituidos por una fase dispersante (aire o agua) y una fase
dispersa (Micelas que según Brown; poseen carga negativa, lo cual determina que estén moviendo constantemente y en todas las direcciones). Efecto tyndall: El efecto Tyndall es el fenómeno físico que hace que las partículas coloidales en una disolución o un gas sean visibles al dispensar la luz.
II. Objetivos o o
o o o
Reconocer los diferentes tipos de dispersiones Reconocer los coloides en base a sus propiedades físicas y fenómenos que ocurren en los seres en los seres vivos Preparar dispersiones coloides Relacionar las propiedades de las dispersiones coloides Identificar las características y tipos de soluciones.
III. Materiales de Laboratorio
NaOH al 40% Vasos de precipitación SO4 Cu al 5% Embudos de vidrio Bagueta de vidrio
Eosina Gradillas Pipetas
IV. Materiales que el alumno debe traer
Papel de filtro Azufre en polvo Agua destilada Aceite comestible Tiza molida Gelatina granulada Vaselina simple Sal común Alcohol Bencina Pabilo Acetona Goteros (4) Papel Celofán Mechero Tijera Fósforo Tubos de ensayo
Agarradera de madera
V. Procedimientos y Observaciones Sistemas Dispersos A. Suspensión:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
En un tubo de ensayo agregamos 5 ml de agua destilada. Agregamos al mismo tubo 1 gr de tiza en polvo. Lo pasamos a agitar y a observarlo a la luz. Dejamos reposarlo por 2 minutos. Observamos la precipitación de las partículas de tiza. Agitamos y filtramos la suspensión. Observamos y explicamos el fenómeno.
B. Emulsión:
1. En dos tubos de ensayo agregamos a cada uno 3 ml de agua destilada. 2. Agregamos a cada uno 3 ml de aceite comestible
3. Agitamos un tubo y luego observamos a la luz como el aceite se dividió en pequeñas gotitas. 4. Dejamos reposar por 3 min ese tubo. 5. Al otro tubo le agregamos 1 ml de NaOH al 40% o bilis. 6. Agitamos y observamos cómo se produce el fraccionamiento del aceite. 7. Dejamos reposarlos por 3 minutos. 8. Observamos y comparamos en ambos tubos la diferencia entre una emulsión inestable y una emulsión estable C. Solución:
1. 2. 3. 4. 5.
En un tubo de ensayo agregamos 5 ml de agua destilada. Agregamos 2 gr de cloruro de sodio (sal común). Agitamos y observamos a la luz, notar la homogeneidad del preparado. Dejarlo reposar por 3 minutos Observamos que las fases (soluto y solvente) no se separan
D. Sistema Coloidal:
1. 2. 3. 4. 5.
En un tubo de ensayo agregamos 5 ml de agua destilada. Agregamos 1 gr de gelatina granulada. Agitamos y observamos a la luz la aparente homogeneidad. Dejar reposar por 3 minutos. Observar que las fases no se separan, formando un sistema coloidal.
Fenómenos Físicos A. Difusión en líquidos:
1. En dos tubos de ensayo colocamos 5 ml de agua destilada a cada uno. 2. Agregamos al primer tubo 3 gotas de sulfato de cobre al 5% y al otro tubo 3 gotas de eosina. 3. Observar y comparar ambos tubos B. Presión Osmática:
1. Con un embudo de vidrio grande construir un osmómetro , cerrando la parte ensanchada, con papel celofán. 2. Llenar el osmómetro con una solución de sulfato de cobre al 5% hasta alcanzar la marca colocada en el extremo delgado. 3. Introducir la parte ancha del osmómetro en un vaso de precipitación con agua destilada, mantener por un lapso de 30 minutos. 4. Observar el cambio de nivel de la solución de sulfato de cobre con respecto a la marca colocada. 5. Esquematizar y explicarlo observado C. Tención superficial:
1. En un vaso de precipitación agregar agua destilada hasta las ¾ partes. 2. Espolvorear flor de azufre en la superficie de agua 3. Con una bagueta de vidrio untada con vaselina, presionar suavemente sobre la superficie de la capa de la flor de azufre y observar a través del vaso. 4. Explicar lo observado. 5. Agregar al vaso, unas gotas de alcohol o acetona y observar lo que sucede 6. Esquematizar y explicarlo observado
Suspensión
Emulsión
Difusión en líquidos
Tensión superficial
t
Solución
VI. Discusiones o
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En la primera mezcla de suspensión, al agregar la tiza al agua destilada y agitar observamos que las moléculas se dispersen en el agua pero después de unos minutos la tiza se precipita hacia el fondo del tubo de ensayo , esto se debe a que la tiza es insoluble en agua En la mezcla de emulsión en el tubo A al agregar el aceite al agua y agitarlo observamos que el aceite se disperse en el agua pero después de unos minutos el agua y el aceite se separan , en cambio en el tubo B al mezclar el aceite en el agua y agregar NaOH al 40% observamos un fraccionamiento del aceite, produciendo una emulsión estable, esto sucede porque el hidróxido de sodio rompe los enlaces entre el agua y el aceite En la mezcla de solución al agregar la sal al agua y agitarla observamos que la sal se disuelve y después de dejarla reposar el agua y la sal no se separan En la mezcla coloidal al agregar gelatina en agua observamos que la gelatina con el agua han hecho una aparente mezcla homogénea , ya que las partículas de gelatina se dividen reteniendo el agua hasta ser invisibles pero no se separan del agua En las mezcla de difusión de líquidos, en el tubo A al agregar sulfato de cobre y en el B la eosina observamos que es que el sulfato de cobre se disolvió más rápido en el agua, mientras la eosina se demoró más, en este caso el más soluble es el sulfato de cobre por su gran valor de producto de solubilidad y el menos soluble es la eosina. Al introducir el osmómetro al agua observamos que inicialmente el solvente (H2O) atraviesa la membrana semipermeable, desde el vaso donde está puro hacia la solución, a mayor velocidad que lo que lo hace en la dirección opuesta. Debido a esto, en un determinado tiempo, ingresarán más partículas de solvente en la solución que las que ingresan al compartimento con solvente puro. Como consecuencia se produce un aumento en el nivel del líquido en el compartimento que contiene la solución. Este proceso ocurre hasta alcanzar un estado de equilibrio en el cual las velocidades con que pasa el solvente de un lado a otro de la membrana se igualan y por lo tanto el nivel de la solución En el experimento de tención superficial observamos que al agregar el azufre al agua observamos que el azufre no se precipita hacia el fondo pero al introducir la vagueta con vaselina esta atrae las partículas de azufre hacia el fondo y al agregar las gotas de alcohol estas rompen la tención superficial del agua permitiendo que el azufre se precipita hacia el fondo
VII. Conclusiones o
o
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Por medio de estos experimentos, se logró observar algunas propiedades físicas de la materia, los distintos sistemas de dispersión como son los estados de agregación de los compuestos reconocer los fenómenos físicos, difusión de líquidos , presión osmática y la tención superficial además de observar sus propiedades del agua. También, se observaron características propias del azufre como su insolubilidad en agua Que la materia viva es un sistema coloidal que se caracteriza por presentar moléculas de gran tamaño dispersas uniformemente en varios medios (solido, líquido o gaseoso), también que la suspensión posee componentes, los mismos que se llaman fases (fase dispersa y fase dispersante) y además que el agua tiene máxima tensión superficial de entre los líquidos salvo alguna excepción como el mercurio. La presión osmótica depende de la concentración y temperatura de las soluciones. La difusión es el fenómeno en el cual se produce un desplazamiento espontaneo de las partículas de soluto desde los lugares donde se encuentra en mayor concentración hacia un lugar de menor concentración.
VIII. Cuestionario 1) ¿Por qué se utiliza el buche de ave para construir el osmómetro?
Se utiliza el buche de ave para construir un osmómetro debido a que Nollet obtuvo una membrana semipermeable a partir de una vejiga de cerdo, colocó alcohol a un lado y agua al otro, y observó que el agua fluía a través de la vejiga para mezclarse con el alcohol, pero el alcohol no lo hacía debido a su menor densidad y presencia de iones. 2) Explique la diferencia en la velocidad de difusión del sulfato de cobre y la eosina.
La diferencia consiste en que la velocidad de difusión del sulfato de cobre es relativamente mayor que la de la eosina. Al añadir en un tubo de ensayo “A” sulfato de cobre (Cu2SO4) y en un tubo “B” eosina
observamos que ambas son soluciones, pero que el sulfato de cobre (Cu2SO4) es más tenue por eso las difusión no se tiñe mucho y la eosina es un colorante más fuerte tiñendo bien la solución. 3) ¿Qué función cumple la bilis en la emulsión?
La bilis es una sustancia líquida verde y de sabor amargo producida por el hígado de muchos vertebrados. Contiene sales biliares, proteínas, colesterol, hormonas y agua (mayor componente, cerca del 97% del contenido total). La bilis está compuesta de agua, colesterol, lecitina (un fosfolípido), pigmentos biliares (bilirrubina y biliverdina), sales biliares (glicocolato de sodio y taurocolato de sodio) e iones bicarbonato. La bilis actúa hasta cierto punto como un detergente, ayudando a emulsionar las grasas (disminuyendo la tensión superficial de las grasas para ayudar a que actúen las enzimas). Emulsiona las grasas, especialmente los triglicéridos, aumentando la superficie de contacto con las enzimas que van a actuar sobre ellos. La función de la bilis es la de degradar los lípidos a través de la emulsión, quitando la tensión de la superficie de los mismo para que puedan actuar las enzimas digestivas. Por ejemplo, la lipasa pancreática puede acceder a las moléculas de los triglicéridos por los espacios de las sales biliares, incrementando la superficie para la digestión. 4) De ejemplos de organismos que utilizan la tensión superficial.
Caminar sobre el agua: Pequeños insectos, como el zancudo pueden caminar sobre el agua debido a que su peso no es suficiente para penetrar en la superficie. Aguja flotante: Si se coloca en la superficie, una pequeña aguja se puede hacer flotar en la superficie del agua a pesar de que es varias veces más densa que el agua. Jabones y detergentes: Ayudan a la limpieza de ropa por la reducción de la tensión superficial del agua a fin de que se absorbe más fácilmente en los poros y las superficies
manchadas. 5) Explique el fenómeno de plasmólisis y crenación.
Plasmólisis es un fenómeno que ocurre cuando la célula se encuentra en un medio hipertónico, tratando de equilibrar las concentraciones y expulsa agua, provocando así una deshidratación que de ser extrema puede causar la muerte celular. Crenaciòn es el fenómeno de destrucción de la célula animal cuando es sometida a una solución hipertónica. Al estar en una solución con gran cantidad de soluto, tiende a liberar agua, por lo que se contrae y pierde agua liberándola hacia la solución, la destrucción de la célula es por deshidratación. Cuando esto se da en la célula vegetal, ocurre plasmólisis y en este caso la deshidratación ocurre debajo de la pared celular. En las células vegetales que están en contacto con soluciones hipotónicas, entra agua a la vacuola, aumenta su volumen, la membrana alcanza la pared pero no se revienta porque está protegida por la pared, este fenómeno se llama turgencia celular. 6) ¿Por qué el aceite es insoluble en agua?
El aceite que comúnmente conocemos es menos denso que el agua esto se basa en una explicación sencilla, en primera instancia no se mezclan ya que pertenecen a fases distintas por propiedades químicas y polares. Cuando se forman 2 fases o más la sustancia que queda al fondo es la más densa, es decir, es la que contiene mayor peso por unidad de volumen, en el caso del aceite el agua es más denso que el aceite. Pero ya que los aceites son mezclas de ácidos grasos existen algunos que se componen de moléculas de ácidos grasos de hasta 50 átomos de carbono (los que usamos son de aprox. 18), esto propiciaría que la molécula fuera mucho más pesada que existe la posibilidad de que invierta la flotabilidad.
IX. Bibliografìa
BIOLOGIA / J. Kimball. Baker, J. y E. Allen. 1986 Antología de Biología Celular 2007 /Josefina Pérez Campos ELEMENTOS DE BIOLOGIA / Editorial Omega S.A. NUEVA ENCICLOPEDIA ESPASA / Editorial Iberoamericana NUEVA ENCICLOPEDIA INTERACTIVA ESTUDIANTIL SIGLO XXI. BIOLOGÍA / Tito Chaves Ch. / Editorial Cobra 2000 Editores S.A Octava Edición http://www.todo-ciencia.com/biologia/0i03901800d990180032.php http://es.wikipedia.org/wiki/Crenación
