FISIOPATOLOGÍA DEL AGUA Y ELECTROLITOS

EL SODIO Y EL CLORO

¿Qué son?

El sodio, el potasio y el cloro son unos minerales conocido como electrolitos, ya que en nuestro organismo aparecen disueltos en agua y en forma de iones. Fundamentales para la vida, estos tres elementos son muy abundantes en la naturaleza, especialmente en el medio marino.

El sodio es un metal alcalino, blando y untoso, de color plateado. Se encuentra fundamentalmente en la sal marina y es muy reactivo, especialmente con el agua.

Como el sodio, el potasio es también un metal alcalino, blando y de color blanco plateado. Ambos elementos son químicamente muy parecidos, por lo que el potasio también resulta muy reactivo en agua. Constituye la mayor molécula del líquido intracelular en nuestro organismo y puede ser almacenado en nuestros músculos. Después del calcio y el fósforo, el potasio es el mineral más abundante en nuestro cuerpo.

En estado puro, el cloro es un gas de color amarillo verdoso que resulta venenoso para el ser humano. Sin embargo, en la naturaleza suele encontrarse en compuestos químicos como el cloruro de sodio y los cloratos, ya que reacciona con facilidad con otros elementos. Estos compuestos químicos son, al contrario que el cloro gaseoso, indispensables para la vida.

¿Para qué sirven?

De manera general, estos tres minerales realizan una importantefunción reguladora, interviniendo en el equilibrio ácido-base en el organismo y el reparto de agua. Asimismo, el sodio contribuye a la transmisión del impulso nervioso en los músculos; el potasio participa en la contracción del músculo cardiaco y promueve el desarrollo celular a través de la construcción de proteínas; y el cloro ayuda al hígado a eliminar toxinas y participa en la activación y regulación de la función muscular, además de ser uno de los componentes del jugo gástrico.

Por otro lado, tanto el sodio como el potasio llevan a cabo funciones estructurales: el sodio forma parte de los huesos y el potasio aparece en las cadenas de ADN y ARN.

¿Cuáles son las fuentes vegetales de estos nutrientes?
El sodio está presente en prácticamente todos los alimentos, por lo que su carencia no suele ser problemática, sino que, muy al contrario, debemos vigilar su exceso. Así, entre los alimentos bajosen sodio encontramos frutas, hortalizas, verduras, cereales, legumbres y semillas. Por el contrario, aquellos con gran contenido de este mineral son los alimentos preparados, los encurtidos y los enlatados, además de determinados tipos de salsas y caldos.

Los alimentos más ricos en potasio son las hortalizas (tomate, brócoli, remolacha, berenjena y coliflor) y las frutas (los plátanos y las que tienen hueso, como aguacate, albaricoque, melocotón, cereza o ciruela, así como las fresas). A estos dos grupos de alimentos se le añadirían otros como los frutos secos, las patatas, los champiñones, las judías verdes, cereales, legumbres y la fruta desecada.

En cuanto al cloro, forma parte, junto con el sodio, de la sal común. También podemos encontrarlo en aceitunas, algas, coliflor, trigo integral y berros, así como en el agua del grifo.

¿En qué cantidad debemos consumirlos?

El aporte mínimo de sodio se sitúa entre 200 y 500 miligramos diarios; sin embargo, estas cantidades suelen ser fácilmente alcanzadas, por lo que el límite realmente significativo es el superior. Así, se recomienda no superar los 2400 miligramos diarios de este mineral, ya que su exceso provoca hipertensión, así como irritabilidad, retención de líquidos y sobrecarga de los riñones. No obstante, las necesidades de este mineral aumentan si se suda mucho, se toman diuréticos o se sufre de diarrea y vómitos. La faltade sodio provoca deshidratación, mareos y baja presión arterial.

En cuanto al potasio, se recomienda tomar al menos 2000 miligramos diarios, aunque es aconsejable aumentar esta cantidad hasta los 3500 miligramos, especialmente durante la etapa de crecimiento, en caso de vómitos o diarreas y el uso de diuréticos. Aunque el déficit de potasio es infrecuente, este puede provocar debilidad muscular, hipotensión, taquicardia, falta de apetito y exceso de sed, diarrea, vómitos, deshidratación, calambres y estreñimiento. En caso de hiperpotasemia o ingesta excesiva de potasio, puede aparecer entumecimiento en brazos y piernas y problemas en el corazón como la arritmia, la dilatación cardiaca o incluso el fallo. El consumo de bebidas alcohólicas, café, té y azúcar aumenta la excreción de potasio.

Finalmente, con respecto al cloro no se han establecido cantidades mínimas recomendadas, aunque algunas fuentes recomiendan consumir entre 3000 y 5000 miligramos al día, hasta un máximo de 7500 miligramos. En cualquier caso, su déficit provoca astenia, anorexia y apatía. Algunos estudios, por otra parte, consideran que los problemas que acarrea el exceso de sodio en el cuerpo estarían en parte provocados por el exceso de cloro correspondiente, ya que estos dos minerales forman la sal común.

SODIO, POTASIO Y CLORO: ABUNDANCIA Y PROPIEDADES.

La diferencia fundamental entre el agua dulce (zonas continentales: ríos, lagos, etc..) y el agua salada (mares y océanos) está en las concentraciones de estos tres elementos químicos.

Como hemos visto anteriormente, en los mares y océanos la presencia de estos tres elementos, en diferentes compuestos, es mucho mayor que en las aguas dulces. A continuación repasaremos las propiedades de estos tres elementos.

Datos químicos del Sistema Periódico de los Elementos

	Sodio	Potasio	Cloro
Símbolo químico	Na	K	Cl
Clasificación	Metal alcalino. Grupo 1.	Metal alcalino. Grupo 1.	Elementos halógenos. Grupo 17. No metal.
Número atómico	11	19	17
Masa atómica	22,9898	39,0983	35,4527

Sodio

Abundancia

El sodio es un elemento relativamente abundante en la corteza terrestre, pero solamente se encuentra en la naturaleza de forma combinada en los océanos y en los lagos en forma de sal NaCl, y también puede encontrase como Carbonato de Sodio Na₂CO₃  y como Sulfato de Sodio Na₂SO₄. En nuestro país son famosas las salinas de la zona de Alicante (Torrevieja, Santa Pola)

Propiedades

Es un sólido blando (puede cortarse con un cuchillo) y maleable. En estado metálico tiene un color blanco plateado. En combinación con el Cloro forman la sal, que se usa como condimento y es un regulador de funciones corporales, de los procesos de ósmosis.

Potasio

Abundancia

También es relativamente abundante en la corteza terrestre, pero no se encuentra libre en la naturaleza, forma parte de minerales como la silvina, ClK, que es una variedad de sal pero más amarga.

Propiedades

El potasio es un metal sólido, blando, de baja densidad y maleable. Al igual que el Sodio es un regulador de funciones corporales, de los procesos de ósmosis.

Cloro

Abundancia

El cloro puede presentarse en estado gaseoso, con un olor bastante irritante y que puede ser toxico, puede licuarse fácilmente. Se disuelve bastante bien en agua.

El cloro es muy abundante en la corteza terrestre, pero casi todo en forma combinada con sodio y/o potasio en forma de sales.

La vida en la tierra comenzó en los océanos salados y todos los seres vivos necesitan sal para sobrevivir. Un exceso de sal puede ser venenoso, pero la falta de sal también puede ser mortal. 

La sangre contiene sal, en la digestión de los alimentos se utiliza ácido clorhídrico, cuando sufrimos una infección bacteriana, los glóbulos blancos producen un agente clorante para luchar contra la infección.

Propiedades

• El cloro es indispensable en nuestras vidas. Por un lado, es el elemento imprescindible para el tratamiento y la potabilización del agua, por otra parte es un agente desinfectante. De forma aislada o como hipoclorito sódico, actúa como un potente desinfectante, cuando se añade al agua destruye las bacterias y permite su consumo, también elimina sabores y olores. el agua que se consume en la mayoría de los países desarrollados está clorada.
• También es imprescindible para muchas de nuestras actividades de entretenimiento. En las piscinas, el uso de agentes clorantes es imprescindible para evitar la proliferación de algas u hongos y eliminar los organismos patógenos y mantener unas condiciones higiénicas adecuadas.

Para terminar, se incluye una tabla resumen de las funciones que esos elementos tienen en los seres humanos

ELEMENTO	PRESENCIA EN EL CUERPO HUMANO	FUNCIONES
Sodio	0,2%	Catión más abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular.
Potasio	0,4%	Catión más abundante en el interior de las células; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular.
Cloro	0,2%	Anión más frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y en los líquidos intersticiales.

El Cloruro de Sodio, NaCl El caso clásico de enlace iónico, la molécula de cloruro de sodio, se forma por la ionización de los átomos de sodio y cloro, y la atracción de los iones resultantes. El átomo de sodio tiene 3 electrones fuera de una capa completa, y toma sólo 5,14 electrón voltios de energía, para liberar ese electrón. Al cloro le falta un electrón para completar una capa, y libera 3,62 eV cuando adquiere ese electrón (su afinidad electrónica es 3,62 eV). Esto significa que cuando están muy separados, sólo se necesita 1,52 eV de energía para donar uno de los electrones del sodio al cloro. Cuando los iones resultantes se aproximan entre sí, su energía potencial eléctrica se hace más y más negativa, alcanzando -1,52 eV a una separación de aproximadamente 0,94 nm. Esto significa que, si se encontraran átomos neutros de sodio y de cloro más cerca que 0,94 nm de separación, estarían energéticamente favorable para transferir un electrón de Na al Cl, y formar un enlace iónico. La curva de energía potencial muestra que hay un mínimo a una separación de 0,236 nm y luego un fuerte aumento en el potencial que representa una fuerza de repulsión. Esta fuerza de repulsión es más que solamente una repulsión electrostática entre las nubes de electrones de los dos átomos, tiene un carácter mecánico cuántico basado en el principio de exclusión de Pauli, y a menudo se llama simplemente "repulsión por principio de exclusión". Cuando los iones están muy separados, las funciones de onda de sus electrones principales no se superponen de manera significativa, y pueden tener idénticos números cuánticos. A medida que se acercan, la creciente superposición de las funciones de onda, hace que algunos se vean obligados a estados de energías más altos. Dos electrones no pueden ocupar el mismo estado, de manera que cuando se forma un nuevo conjunto de estados de energía, un sistema de dos núcleos, los estados de menor energía se llenan y algunos de los electrones son empujados a estados superiores. Esto requiere energía, y se experimenta como una repulsión, preveyendo que los iones se puedan acercar mas uno al otro. El diagrama de potencial de arriba es para el NaCl gaseoso, y el entorno es diferente en el estado normal sólido, donde el cloruro de sodio (sal de mesa común) forma cristales cúbicos. La separación de iones es de 0,28 nm, algo mayor que la del estado gaseoso. Una parte importante del estudio de la estructura molecular es la descripción de los enlaces químicos que se forman entre los átomos. Los estudios clásicos lo forman los extremos de la unión iónica en el cloruro de sodio, y el enlace covalente en la molécula de hidrógeno. Enlaces Químicos Repulsión de Pauli en los Enlaces Iónicos Ejemplo de Energía de Enlace

Índice Referencia Tipler Elem. Modern Physics, Cap. 5

HyperPhysics*****Física Cuántica*****Química M Olmo R Nave

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Espectro Molecular Los espectros moleculares más comúnmente observados implican transiciones electrónicas, de vibración, o de rotación. En una molécula diatómica, los estados electrónicos pueden ser representados por gráficas de energía potencial como función de la distancia internuclear. En tales gráficas, las transiciones electrónicas son líneas verticales o casi verticales, puesto que la transición electrónica ocurre tan rápidamente que la distancia internuclear no puede cambiar mucho en el proceso. Las transiciones vibratorias se producen entre diferentes niveles de vibración del mismo estado electrónico. Las transiciones rotacionales se producen principalmente entre los niveles rotacionales del mismo estado vibracional, aunque existen muchos ejemplos de combinación de transiciones de rotación-vibración en las moléculas ligeras.