FUNDAMENTOS DE LAS SOLUCIONES ACIDAS Y BASICAS

SOLUCIONES AMORTIGUADORAS

ACIDEZ Y BASICIDAD

La vida de la célula depende en gran medida de la acidez y basicidad del medio. La estructura y función de los componentes celulares dependen del pH.

La importancia de los ácidos y bases radica en que participan en innumerables procesos que ocurren en los seres vivos.

ACIDOS Y BASES

La síntesis de ATP, fotosíntesis y respiración ocurren gracias a la formación de un gradiente de pH.La transmisión nerviosa entre neuronas se debe a la interacción entre una molécula de naturaleza básica (el neurotransmisor: serotonina, dopamina) y una molécula de naturaleza ácida (el receptor).Son catalizadores; HCl estomacal.

EQUILIBRIO IONICO

El equilibrio iónico estudia la disociación o ionización parcial de un electrolito débil (ácidos-bases débiles, sales hidrolizables y sales poco solubles en agua) encontrándose en dicho equilibrio la presencia de iones.

EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE

El equilibrio ácido-base de los fluidos biológicos depende de la acción de los buffers presentes intra y extracelularmente.

ácidos son las sustancias que en disolución acuosa se disocian produciendo iones H3O+

HA + H2O H3O+ + A-

Bases son las sustancias que en disolución acuosa se disocian produciendo iones OH−.

B + H2O BH+ + OH-

ACIDOS Y BASES

CUADRO COMPARATIVO DE LAS TEORÍAS ÁCIDO-BASE

Ácido o base fuerte: Ionizado al 100% Ácido o base débil: Ionizado en un

pequeño porcentaje (< 5% )

Porcentaje de Ionización

El único factor que hace variar la constante de ionización es…

X 100

POTENCIAL DE LA CONSTANTE DE ACIDEZ (Pka)

ACIDO FORMULA Ka PKa = - logKa

Acético CH3COOH 1,8x 10-5 4,74

Benzoico C6H5COOH 6,3 x 10-5 4,20

Cloroso HClO2 1,1 x 10-2 1,96

Cianhídrico HCN 4,9 x 10-10 9,31

Ciánico HCNO 1,2 x 10-4 3,92

Fenol C6H5OH 1,2 x 10-10 9,92

Fluorhídrico HF 6,7 x 10-4 3,17

Fórmico HCOOH 1,8 x 10-4 3,75

Hipobromoso HBrO 2,1 x 10-9 8,68

Hipocloroso HClO 3,2 x 10-8 7,50

Hidrazoico HN3 1,9 x 10-5 4,72

Nitroso HNO2 4,5 x 10-4 3,35

Láctico HC3H5O3 1,3 x 10-4 3,89

Pirúvico HC3H3O3 1,4 x 10-4 3,85

Constantes de ionización y potenciales de la constante de acidez para ciertos ácidos monopróticos a 25°C

POTENCIAL DE LA CONSTANTE DE BASICIDAD (PKb)

Constantes de ionización y potenciales de la constante de basicidad para ciertas bases débiles a 25°C

BASE FORMULA Kb PKb = - logKb

Amoniaco NH3 1,8x 10-5 4,75

Anilina C6H5NH2 4,2 x 10-10 9,38

Dimetilamina (CH3)2NH 5,1 x 10-4 3,30

Etilamina C2H5NH2 4,7 x 10-4 3,33

Etilendiamina NH2CH2CH2NH2 5,2 x 10-4 3,29

Hidracina N2H4 1,7 x 10-6 5,76

Hidroxilamina NH2OH 1,1 x 10-8 7,96

Metilamina CH3NH2 4,4 x 10-4 3,36

Piridina C5H5N 1,4 x 10-9 8,86

Trimetilamina (CH3)3N 6,5 x 10-5 4,19

Úrea NH2CONH2 1,5 x 10-14 13,83

Valores de pH + POH a diferentes temperaturas

TEMPERATURA pH + pOH

0 °C 14,95

10 °C 14,53

25 °C 14,00

30 °C 13,83

40 °C 13,53

50 °C 13,26

pHTérmino que indica la concentración de iones hidrógeno en una disolución. Se trata de una medida de la acidez de la disolución.

El término se define como el logaritmo negativo de la concentración de iones H+ (protones):

pH = -log [H+]Donde [H+] es la concentración de iones H+ en moles por litro. Debido a que los iones H+ se asocian con las moléculas de agua para formar iones hidronio, (H3O+). El pH también se expresa a menudo en términos de concentración de iones hidronio.

pH

Niveles muy bajos de H+ se describen y comparan en términos de valores de pH que como concentraciones molares.Ejemplo:Si la concentración del ión H+ en una solución es 0.0001 molar por litro (1/10000), es decir 10–4 el pH de la solución sería 4.

pH

Porque:

pH = - log [ H+]pH = - log (0.0001 ó 1 x 10-4)pH = - (-4)pH = 4

pH

pH > 7 ALCALINOpH = 7 NEUTROpH < 7 ÁCIDOFisiológicamente, en sangre arterialpH < 7,4 bajo = acidosispH > 7,4 alto = alcalosis

El pH de una disolución puede medirse mediante una valoración, que consiste en la neutralización del ácido (o base) con una cantidad determinada de base (o ácido) de concentración conocida, en presencia de un indicador (un compuesto cuyo color varía con el pH). También puede determinarse midiendo el potencial eléctrico que se origina en ciertos electrodos especiales sumergidos en la disolución.

Determinación de pH

Un indicador es por lo general un ácido orgánico o una base orgánica débil que tiene colores claramente diferentes en sus formas no ionizadas e ionizadas. Estas dos formas están relacionadas con el pH de la disolución en el que el indicador se encuentra disuelto.

INDICADORES DE PH.-

Son soluciones que mantienen prácticamente constantes los valores de pH con pequeños agregados de ácidos o bases, ya que contienen tanto especies ácidas que neutralizan los OH y básicas que neutralizan los H+, formados por un ácido o una base débil y su par conjugado (sal).

BUFFERS, TAMPONES O AMORTIGUADORES

La presencia de biomoléculas orgánicas en forma iónica está determinada por la concentración de iones hidrógeno del sistema.

BUFFERS, TAMPONES O AMORTIGUADORES

Ácidos volátiles (CO2): 15-20 mil mmol/día Ácidos fijos (no volátiles):

- Exógena: dieta- Metabolismo endógeno.

- Ácidos inorgánicos:Sulfatos, fosfatos.

- Ácidos orgánicos:Ácido lácticoCetoácidos.

Fuentes generadoras de H+

Equilibrio ácido-básico

60 mEq/día

60 mEq/día

H+

40 mEq/lIngreso Egreso

Fuentes generadoras de H+

- Tamponamiento extracelular

- Tamponamiento intracelular

- Compensación respiratoria

- Excreción renal de la carga neta de ácido

VALORES NORMALES

LECPH = 7,4

LICpH = 7,0

Amortiguador es una mezcla de un ácido débil con su base conjugada (o viceversa).

Los líquidos del cuerpo contienen gran variedad de amortiguadores que representan una primera defensa importante contra los cambios de pH.

AMORTIGUACIÓN

Ecuación de Henderson-Hasselbalch

Donde pKa = -logKa

[sal]=concentración de la sal

[ácido]=concentración de iones

hidrógeno

Se emplea para calcular el pH de una solución amortiguada

Cuando se trata del pH de una solución amortiguadora o tampón químico de una sal con su base correspondiente se calcula el pOH de la misma forma solo que:

El pH luego se calcula restando el pOH a 14:

Los fosfatos orgánicos del LIC incluyen APT, ADP, AMP, glucosa – 1- fosfato y 2,3 – difosfoglicerato (pK = 6,8).

Las proteínas intracelulares sirven como amortiguadores por su abundante contenido de grupos – COOH/COO- o NH3/NH2.

El amortiguador intracelular más significativo es la hemoglobina (pK de la oxihemoglobina = 7,4 y de la desoxihemoglobina 7,6).

Amortiguadores del LIC

Amortiguador HCO3/CO2.Se utiliza como la primera línea de defensa cuando el cuerpo pierde o gana H+.Características:a) La concentración de la forma HCO3 es alta

(24 mEq/L).b) El pK es 6,1, bastante próximo al pH del

LEC,c) El CO2 es volátil y se puede espirar por los

pulmones.

Amortiguadores del LEC

Calcular el pH de la solución que resulta al mezclar dos soluciones acuosas que contienen respectivamente, 2 moles de ácido acético y 6 moles de acetato de sodio. El pKa del ácido acético es 4.75

=5.05

Ejercicios

Calcular el pH de una mezcla de 3 moles de ácido acétido 1 mol de hidróxido de sodio en un litro de solución acuosa al terminar la reacción.

Una mol de hidróxido de sodio reacciona con una mol de ácido acético, convirtiéndose la mezcla en una solución amortiguadora que contiene 2 moles de ácido acético y 1 mol de acetato de sodio.

= 4,45

Ejercicios

Calcular el pH de una mezcla de 5 moles de lactato de sodio y 1 mol de ácido clorhídrico en un litro de solución acuosa al finalizar la reacción. El pKa del ácido láctico es 3.86

Una mol de ácido clorhídrico reacciona con una mol de lactato de sodio, convirtiéndose la mezcla e una solución amortiguadora que contiene 1 mol de ácido láctico y 4 moles de acetato de sodio.

= 4,46

Ejercicios

Calcular el pH de una mezcla de (amoniaco) NH3 y (Cloruro de amonio) NH4Cl, el pKb del amoniaco es 4.75.

Para una solución amortiguadora compuesta de una base débil y una sal de su correspondiente ácido conjugado, la ecuación de Henderson-Hasselbach

y entonces el pH = 4.75 = 9.25

Ejercicios

GRACIAS