EL AGUAUNIDAD I

Ácidos, bases y pHCurvas de titulaciones

Amortiguadores

Los ácidos y las bases

Ácido: sustancia que actúa como donador de protones

Base o álcali: sustancias que actúa como aceptor de protones

El grado de disociación de los ácido en agua, varía desde una

disociación prácticamente total en el caso de un ácido fuerte a

ninguna en el caso de un ácido débil

CONCEPTO DE BRÖNSTED Y LOWRY SOBRE ÁCIDOS Y BASES

Ácido: cede H+ base: Acepta protones

DISOCIACIÓN DE LOS ÁCIDOS

Es útil medir la fuerza ácida y darle un valor numérico, ya que es la cantidad de ión H que se libera cuando una cantidad dada de ácido se disuelve en agua

Constante de disociación ácida o Ka

[ ] : concentración Molar: mol sto/L dislnA > Ka el ácido es mas fuerte

HA (ac) + H2O(l) H3O+(ac) + A-

(ac) ácido base ác. Conjugado base conjug

][]].[[

HAAHKa

PARES CONJUGADOS ÁCIDO-BASEPARES CONJUGADOS ÁCIDO-BASE

CONCEPTO DE pHCONCEPTO DE pHEl agua se puede comportar como un ácido o como una base. Un ácido monoprótico.

Las propiedades ácido-base del agua desempeñan un papel importante en los procesos biológicos debido al papel central del agua como disolvente.

H2O H+ + OH-(ion hidrógeno) (ion hidroxilo)

[ ].[ ][ ]

H OHH O

2

Ka =(1)

EL AGUA SE IONIZAEL AGUA SE IONIZA

3

2

[ ].[ ][ ]

H O OHKaH O

Kw: CONSTANTE DEL PRODUCTO IÓNICO DEL AGUA

• M agua = 55.5M Es una constante

• (factor de conversión para hallar las moles de agua que hay en 1000g/L, entre el peso molecular del agua)

• Si se reemplaza en 1, tendríamos:[ ].[ ]

[55.5]H OHKa

.55.5 [ ].[ ]Ka H OH Kw

DETERMINACIÓN NUMÉRICA DE Kw A 25°C

7[ ] 10 [ ]H M OH

7 7 14a 25°C : [ ].[ ] [10 ].[10 ] 10Kw H OH

10log [ ]pH H

Esta relación es válida para cualquier solución acuosa, neutra, ácida o básica.

Por conveniencia se define una cantidad q exprese dichas concentraciones de forma mas conveniente que con la notación exponencial, llamada pH:

Al medir la [H+] en agua pura obtenemos:

pKa

• Entre menor sea el pKa, más fuerte es el ácido• Ejercicios

se dice que una

solución de pH = 7 es neutra

solución de pH < 7 es ácidasolución de pH > 7 es básica

r tanto:Po

10logpKa Ka

biología la mayor parte de los ácidos son débiles, su Ka es menor de 1En

RELACIÓN ENTRE LAS CONCENTRACIONES DE IONES HIDRÓGENO E HIDROXILO

EL PRODUCTO DE LAS CONCENTRACIONES DE H+ y OH- DEBE SER 10-14 M2

RELACIÓN ENTRE EL pH Y LAS CONCENTRACIONES DE

H+ Y OH-

ACIDEZ, NEUTRALIDAD Y BASICIDADACIDEZ, NEUTRALIDAD Y BASICIDAD

• Un ácido es una solución que tiene un exceso de iones hidrógeno (H +).

• Una base es una solución que tiene un exceso de iones hidróxido (OH-). Otra palabra para la base es alcalino.

• La fuerza de un ácido o base puede ser fuerte o débil:

*Un ácido que tiene un pH muy bajo (0-4) se conocen como ácidos fuertes.*Una base que tiene un pH muy alto (10-14) se conocen como bases fuertes.*Un ácido que se ioniza parcialmente en solución acuosa se conocen como ácidos débiles.* Una base de que sólo se ioniza parcialmente en solución acuosa se conocen como bases débiles.

DISOCIACIÓN DE LOS ÁCIDOS

Ácido / base Tipo FórmulaÁcido acético Ácido débil CH3COOHÁcido fórmico Ácido débil HCOOHEl ácido fluorhídrico Ácido débil HFSulfuro de hidrógeno Ácido débil H2S

El ácido nítrico Acido fuerte HNO3

Ácido clorhídrico Acido fuerte HClÁcido yodhídrico Acido fuerte HlDe ácido perclórico Acido fuerte HClO4

Amoniaco Débil base NH3

piridina Débil base C5H5NDe hidróxido de amonio Débil base NH4OH

Hidróxido de litio Base fuerte LiOHHidróxido de potasio Base fuerte KOHDe hidróxido de calcio Base fuerte Ca(OH)2

De hidróxido de bario Base fuerte Ba(OH)2

La tabla muestra la fuerza de ácidos y bases y su fórmula.

VALORES DE Ka Y Kb DE ÁCIDOS Y BASES

FUERZA RELATIVA DE ÁCIDOS Y BASES

DERIVACIÓN DE LA ECUACIÓN DE HENDERSON - HASSELBALCH

HA H+ + A-

En el equilibrio, la constante de disociación ácida es igual a:

Después de rearreglar y sacando logaritmos, se tiene que:

Teniendo en cuenta que –log [H+] = pH y que –log Ka = pKa, entonces:

Se usa para predecir slnes. amortiguadoras

En la disociación de un ácido débil, ocurre:

ECUACIÓN DE HENDERSON - HASSELBACH

ácidobasepKapH log

Cuando [ácido] = [base conjugada], pH = pKa (por log 1 = 0)POR LO TANTO, OTRA DEFINICIÓN DE pKa :

ES EL pH CUANDO [ACIDO] = [BASE CONJUGADA]

CURVAS DE TITULACIÓNMONTAJE PARA LA TITULACIÓN

Una titulación es un procedimiento en el que cantidades conocidas de base se agregan a una cantidad conocida de ácido. Punto de equivalencia

COMPARACIÓN DE LAS CURVAS DE TITULACIÓN DE UN ÁCIDO FUERTE Y DE UN ÁCIDO DÉBIL

Punto de inflexión: Cuando el pH igualaal pKa del ácido.Ocurre cuando se han agregado 0,5 moles de base por cada mol de ácido

TITULACIÓN DE UN ÁCIDO DÉBIL

pKa es el pH al cual el ácido está disociado el 50%ejercicios

3 3

Ác. acético base conjugada ion acetato

CH COOH H CH COO

representación de la disociación de tres ácidos orgánicos

Neutralización ácido-base

AMORTIGUADORESAMORTIGUADORES

• Características:

• Es una mezcla de un ácido débil y su base conjugada.

• Son pares de ácido y base conjugados

• Son capaces de evitar cambios bruscos del pH a valores cercanos al de su pKa (± una unidad de pH)

• Los amortiguadores son útiles debido a que la concentración del ácido débil y de base débil se conserva en una ventana angosta de la curva de titulación ácida

• Muchos amortiguadores fisiológicos ayudan a mantener el pH fisiológico.

PRINCIPALES AMORTIGUADORES DE pH EN LAS CÉLULAS Y PRINCIPALES AMORTIGUADORES DE pH EN LAS CÉLULAS Y ORGANISMOS ORGANISMOS

PAR CONJUGADO pKa UBICACIÓN PRINCIPAL

H2CO3 / HCO3- 6.1 EXTRACELULAR

H2PO4- / HPO4

2- 7.2 INTRACELULAR

ProteínaH / Proteinato- 6-8 INTRA Y EXTRACELULAR

CÓMO ACTÚAN LOS

AMORTIGUADORES DE pH

Amplia tus conocimientos

• Que se debe tener en cuenta para seleccionar el buffer apropiado?

• Como se fabrica un buffer en el laboratorio?• Cuáles son los buffers naturales en los seres

vivos? Que es un Zwitterión?• Que efectos tienen en el organismo los

cambios bruscos de pH?• Cuál es la relación entre los ácidos y el

deporte?

LÍMITES DEL pH DEL SANGUÍNEO HUMANO LÍMITES DEL pH DEL SANGUÍNEO HUMANO

MUERTE POR TÉTANOS

ALCALOSIS EN ENFERMEDAD

MUERTE POR COMA ACIDÓTICO

ACIDOSIS EN ENFERMEDAD

VARIACIONES NORMALES EN PERSONAS SANAS

8.2

7.8

7.4

7.0

6.6

pH

[H+], pmol/L 6

16

40

100 250