Temperatura. Concentración, Fracción y Actividad

Temperatura

La unidad del SI para la temperatura es el Kelvin (K) y O K (punto cero absoluto) representa la temperatura más baja posible.  A partir de la escala Kelvin se puede deducir la escala Celsius con su unidad grado Celsius (°C), de forma que:

Temperatura en °C = temperatura en K - 273.15

Los americanos expresan la temperatura en grados Fahrenheit (°F), que se convierten en °C:

Temperatura en °F = (9/5 ∙ temperatura en °C) + 32 o, al revés;

Temperatura en °C = 5/9 ∙ (temperatura en °F - 32)

Tabla 3. Algunas temperaturas importantes:

Fisica, temperaturas importantes

Concentración, Fracción y Actividad

La magnitud concentración, muy utilizada en Fisiología y Medicina, puede tener varias acepciones:

- La concentración de masa, es decir, la masa de una sustancia por unidad de volumen (g/I = kg/m3),

- La concentración de una sustancia, o concentración molar, es decir, la cantidad de sustancia por unidad de volumen de solución (mol/l).

- La concentración molal, es decir, la cantidad de sustancia por masa de disolvente (mol/kg de H2O).

El término “concentración fraccionada” alude a:

- Un cociente entre dos masas, es decir, una parte de una masa por la masa conjunta (g/g),

- Un cociente entre dos cantidades (mol/mol) o,

- Un cociente entre dos volúmenes, es decir, una parte de un volumen por el volumen total (l/l).

Las tres últimas magnitudes son relativas y carecen de unidades, por lo que se les denomina fracciones (no se debe emplear el término “concentración fraccionada”).  El cociente entre dos volúmenes (fracción, F) se emplea sobre todo en Fisiología respiratoria.

La unidad del SI para la concentración de masa es g/l (kg/m3, mg/1, etc.) y se puede calcular la equivalencia entre las unidades más empleadas:

Física, concentración de masa

La unidad del SI para la concentración de una sustancia es mol/l (o mol/m3, mmol/l, etc.).

Cálculos:

En las soluciones muy diluidas se distinguen las concentraciones molar y molal porque la igualdad entre 1 litro de agua y 1 kg de agua sólo se cumple para una determinada temperatura (4°C).  Sin embargo, las soluciones corporales no son diluidas y en ellas el volumen de la sustancia disuelta contribuye de forma significativa al volumen conjunto de la solución.  En 1 litro de plasma sólo 0,93 l corresponden a agua y los restantes 70 ml son proteínas y sales, por lo que la molaridad se diferencia de la molalidad en el 7%.  En los líquidos intracelulares esta diferencia puede llegar al 30%.  Aunque la molaridad se mide con frecuencia a nivel volumétrico, la magnitud con verdadera importancia para las reacciones químicas, biofísicas y biológicas es la molalidad.

Las fracciones (cociente de masa, cociente de volúmenes y cociente de cantidad) se miden en g/g, l/l y mol/mol, es decir, la “unidad” 1 (o 10-3, 10-6, etc.).  Sin embargo, hay que especificar la unidad correspondiente sin abreviarla (g/g, etc.) para saber de qué magnitud se habla. Las fracciones %, %o. ppm (partes por millón) y ppb (partes por mil millones = 109) se utilizan para todos los tipos de fracciones.

Cálculos:

Física, fracciones, cociente de masa, cantidad, volumenes

Una medida termodinámica de la concentración fisicoquímica eficaz es la actividad (a).  En Fisiología se suele emplear para los iones, porque los electrodos sensibles a los iones utilizados (electrodos para Na+. K+. Cl-, Ca2+) miden la actividad, pero no la molalidad y ambas magnitudes son iguales, siempre que la potencia iónica conjunta (u) sea muy pequeña, por ejemplo, en una concentración ideal.

El valor de u depende de las cargas y las concentraciones de todos los iones presentes en la solución:

Donde:

z1, representa la carga del ion.

c1, su concentración molal y

1, 2, … …. i, los distintos tipos de iones en la solución.

En los líquidos corporales con gran contenido iónico las partículas disueltas se contrarrestan entre ellas, de forma que la actividad a siempre es menor que la concentración molal c.

La actividad se calcula como: a = f ∙ c, donde: f = coeficiente de actividad.  Para una potencia iónica de 0.1, correspondiente a una solución con 100 mmol de NaCl/de H20, el f del Na+ es 0,76, de forma que la actividad biofísica que influye en las vías es ¼ menor que la molalidad.

En el caso de los electrolitos débiles, que no se disocian por completo, la molalidad y la actividad dependen de los iones libres y también del grado de disociación en la solución correspondiente.

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