02 PH Soluciones

Prcticas de Bioqumica I Prctica: pH, curvas de titulacin y soluciones buffer

1

pH, CURVAS DE TITULACIN YSOLUCIONES BUFFER

Objetivos

Al finalizar este trabajo prctico el estudiante estar en capacidad de:

- Conocer el fundamento de la medicin de pH.

- Medir el pH de diferentes soluciones y fluidos biolgicos.

- Preparar soluciones amortiguadoras a pH definido.

- Demostrar mediante experimentos, la importancia de los sistemas buffer en

fluidos biolgicos.

- Construir curvas de titulacin e identificar por medio de sta un amortiguador

o buffer.

Introduccin

La gran mayora de las molculas orgnicas que se encuentran en los

organismos vivos existen en forma inica. Dependiendo de la naturaleza de la carga,

stas pueden ser aniones (cargada negativamente), cationes (cargados positivamente)

o anfolitos (con cargas positivas y negativas). La concentracin a la cual estas

molculas se encuentran en los tejidos y/o fluidos biolgicos es de singular

importancia, puesto que esto determina las posibilidades que determinadas reacciones

ocurran o no. Estas concentraciones son utilizadas en clnica para el diagnstico de

ciertas condiciones fisiolgicas o patolgicas.

La carga neta de las biomolculas orgnicas en solucin est determinada por

la concentracin de hidrogeniones [H+] en el medio, comnmente expresado como

pH.

El trmino pH fue introducido en 1909 por Sorensen, quien defini el pH como el

logaritmo negativo de la concentracin de iones hidrgeno:

Easy PDF Creator is professional software to create PDF. If you wish to remove this line, buy it now.


2

pH= - log [H+].

Los valores de pH estn representados en una escala que abarca desde el 0

hasta 14. Los valores inferiores a 7,0 corresponden a concentraciones elevadas de H+

(soluciones cidas) y los valores superiores a 7,0, equivalen a concentraciones bajas de

H+ (soluciones bsicas). El pH 7,0 es el valor de las soluciones neutras.

Para calcular el pH de una solucin se debe realizar lo siguiente:

1. Calcular la concentracin de iones hidrgeno [H+]. Para esto debe

considerarse si se trata de un cido o base y stos son fuertes o dbiles.

Si se trata de un cido fuerte [H+] = [cido]; base fuerte [OH-] = [Base]

Si se trata de un cido dbil [H+] = Ka x [cido] ;

si es una base dbil [OH-] = Kb x [Base]

2. Para los cidos calcular el pH como el logaritmo negativo de [H+]

3. Para las bases calcular el pOH como el logaritmo negativo de [OH-] y luego

calcular el pH a partir de la expresin: pH = 14 - pOH

A nivel del laboratorio podemos medir el pH de diferentes soluciones con el

empleo del pHmetro o potencimetro o con el uso de tiras indicadoras.

pH metros

El pH de soluciones puede determinarse ms exactamente, por mediciones del

potencial de ciertos electrodos, que con el uso de tiras indicadoras. Los instrumentos

utilizados con tal fin, se conocen como pH-metros y estn constituidos generalmente

por un sistema potencimetro de dos electrodos. Uno de los electrodos, construido

generalmente de calomel, funciona como electrodo de referencia (Er). El electrodo

analtico puede ser de hidrgeno (Eh) o de vidrio (Ev). Por razones prcticas es ms

comnmente utilizado el electrodo de vidrio. Modernamente ambos electrodos han

sido integrados en una unidad, conocida como electrodo integrado vidrio-clomen.



3

El potencimetro mide diferencia de potencial o fuerza electromotriz entre

ambos electrodos. En uno de los electrodos (Er) las condiciones son constantes,

mientras en el electrodo de vidrio (Ev) las condiciones son variables, por cuanto es

variable la [H+] de la solucin puesta en contacto con l.

Para comprender los principios fundamentales del anlisis electromtrico o

potenciomtrico del pH, es necesario conocer las partes constituyentes del electrodo

de vidrio y la exacta relacin matemtica entre pH y la diferencia de potencial entre el

electrodo de referencia (Er) y el electrodo de vidrio (Ev).

Por equivalencia de unidades, los instrumentos de medida del pH, estn

diseados en tal forma que pueda hacerse la lectura directa del pH, sin necesidad de

conocer la diferencia de potencial.

En la prctica, se calibra el instrumento frente a un amortiguador o una serie de

amortiguadores de pH conocido y luego se procede a realizar la lectura del pH en la

solucin que se desea medir.

Soluciones Buffer

Son aquellas soluciones tambin llamadas soluciones amortiguadoras que se

oponen a los cambios bruscos de pH y estn constituidas por un cido o base dbil y

su par conjugado.

Debido al control que el pH ejerce sobre las biomolculas orgnicas en solucin, es

lgico pensar que los organismos vivos deben mantener un control riguroso sobre

cambios excesivos en el pH intra y extra celular (pH fisiolgico). El pH fisiolgico es

mantenido en un valor aproximado de 7,0 mediante la accin de sistemas buffer

biolgicos como H2CO3/ HCO3- ; H2PO4-/ HPO4-2 y otros.

Este efecto puede ser demostrado en la prctica preparando un sistema buffer

(cido + base conjugada) y midiendo el pH de la solucin amortiguadora a medida que

se agrega un cido o una base fuerte, observndose el poder amortiguador de la

misma, obtenindose la llamada curva de titulacin.



4

Si se desea amortiguar una solucin a un pH determinado, se debe usar un cido o

base dbil cuyo pK no estn alejados a ms de 2 unidades de dicho pH. Esto con la

finalidad de que la capacidad amortiguadora de la solucin sea la mayor posible.

En vista de la efectividad de los sistemas buffer en el mantenimiento del pH

fisiolgico se hace necesario el estudio de los principales sistemas buffer que se

encuentran en los organismos vivos, entre los cuales se pueden mencionar el buffer

bicarbonato/cido carbnico, fosfato/cido fosfrico, protenas/proteinato, etc.

MATERIALES Y REACTIVOS

- Bureta de 50 mL

- Cilindro graduado de 50 mL

- 3 Erlenmeyers de 50 mL

- Agitador magntico y plancha de agitacin

- Potencimetro

- Vaso de precipitado 100 mL

- cido actico 0,1 N

- NaOH 0,1 N

- cido clorhdrico 0,1 M

- Agua destilada

- Plasma de bovino

- Buffer fosfato pH 7,4

Experimento N 1

Clculo y determinacin del pH en soluciones cidas y bsicas.

Calcule y mida el pH de las siguientes soluciones con la ayuda de tiras

indicadoras o papel pH y el potencimetro. Anote los resultados para posterior

discusin.



5

ResultadosSolucin pH terico pH real

HCl 0,1 MNaOH 0,1 M

CH3COOH 0,1 M

Experimento N 2

Preparacin de un sistema amortiguador a partir de soluciones valoradas.

Utilizando soluciones de cido actico 0,1 M e hidrxido de sodio 0,1 M

realice los clculos para preparar 50 mL de una solucin amortiguadora de acetato

0,1 M pH 5 (pKa=4,74). Medir el pH (pH inicial) a 25 mL de agua, plasma,

amortiguador acetato (preparado por su equipo de trabajo) y buffer fosfato. Luego

agregar 1 mL de HCl 1 M a cada solucin y medir nuevamente el pH (pH final).

Registre los resultados en la tabla anexa e interprtelos.

ResultadosSolucin pH inicial pH final

AguaPlasma

Buffer acetatoBuffer fosfato

Experimento N 3

Curvas de Titulacin del cido actico 0,1 N y cido clorhdrico 0,1 N contra una

solucin de NaOH 0,1 N.

Procedimiento:

1. Calibrar el potencimetro con soluciones de pH conocidas (buffer de referencia).

2. Colocar 40 mL del cido a valorar (cido actico 0,1 N o cido clorhdrico 0,1 N

segn sea el caso), en un beaker o vaso de precipitado de 100 mL.

3. Colocar el agitador magntico y el electrodo del potencimetro en la solucin.



6

4. Poner en marcha el agitador y comenzar la titulacin adicionando con una bureta

fracciones de 2 mL de NaOH 0,1 N

5. Anotar el valor del pH de la solucin por cada mL de NaOH aadido.

6. Continuar la titulacin hasta que no ocurran cambios en el valor de pH.

7. Calcular los miliequivalentes de NaOH adicionados y graficarlos contra los valores

de pH obtenidos. ( N = mEq / mL , mEq = N x mL )

8. Compare e interprete los resultados de las dos curvas. Discuta el comportamiento

del pH de cada cido frente al agregado de NaOH.

Auto evaluacin

1. Defina los siguientes trminos:

a. pH

b. Solucin cida.

c. Solucin alcalina.

d. Solucin amortiguadora.

2. Explique la funcin de un indicador cido-base.

3. Defina que es un buffer y como est constituido.

4. Calcule el pH de las siguientes soluciones

a. HCl 0,0003 M.

b. CH3COOH 7x10-5 M

c. NaOH 3x10-2 M

5. Calcule el pH de una mezcla de iguales volmenes de cido actico 0,25 M y

acetato de sodio 0,1 M. El pKa del cido actico es 4,76.



7

Anexo

Constantes de disociacin y pKa de los cidos y bases dbiles ms comunes:cido o base Ka (M) pKa

HCOOH (cido frmico) 1,78 x 10-4 3,75CH3COOH (cido actico) 1,74 x 10-5 4,76

CH3CH2COOH (cido propinico) 1,35 x 10-5 4,87CH3CH(OH)COOH (cido lctico) 1,38 x 10-4 3,86

H3PO4 (cido fosfrico) 7,25 x 10-3 2,14H2PO4- (fosfato dibsico) 1,38 x 10-7 6,86

HPO4- (fosfato monobsico) 3,98 x 10-13 12,4H2CO3 (cido carbnico) 1,70 x 10-4 3,77

HCO3 (bicarbonato) 6,31 x 10-11 10,2NH4+ (amonio) 5,62 x 10-10 9,25

Bibliografa

Conn y Stumpf. Bioqumica Fundamental. Edit Limusa. 3ra Edic. Mexico 1976.

Manuales departamentales UNAM. Biqumica y Biologa Molecular. Mc Graw Hill.

1999-2000.

Shugar, Gershon; Bauman, Lawrence. Chemical technicians ready reference

handbook. Mc Graw Hill. 2da Edicin. 1981.


02 PH Soluciones

Documents

Transcript of 02 PH Soluciones