Curvas De Titulación Final.docx

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

CURVAS DE TITULACIÓN DE AMINOÁCIDOS (TITULACIONES POTENCIOMÉTRICAS) Bañuelos Ramos Adriana. Gutiérrez Vences Luis Antonio

INTRODUCCIÓN. Los ácidos clorhídricos, sulfúricos y nítricos denominados comúnmente ácidos fuertes, están completamente ionizados en soluciones acuosas diluidas; las bases fuertes como el NaOH y KOH también están ionizadas completamente. El mayor interés para el estudio de los bioquímicos es el frecuente comportamiento entre los ácidos y bases débiles; ya que estos compuestos forman parte de todos los sistemas biológicos. Se pueden definir los ácidos como donadores de protones y las bases como los aceptores de protones. Un donador de protón y su correspondiente aceptor forman un par ácido-base conjugado. Cada ácido tiene una tendencia característica a perder su protón en solución acuosa. Cuanto más fuerte sea el ácido mayor será la tendencia a perder el protón. La tendencia de cualquier ácido (HA) a perder un protón y formar su base conjugada (A’’’) se define mediante una constante de equilibrio (K) para la reacción reversible: Donde:

HA

Grupo: 3IV1

Sección: 3

Los grupos amino y carboxilo pueden protonarse y des protonarse dependiendo de pH de medio. Para conocer con certeza el valor de pH al cual se des protonan los dos grupos de un aminoácido, se utilizan los valores de las constantes de equilibrio para la ionización de la molécula, esto es, la pKa [1] respectiva para cada grupo. Los valores de la pKa de un aminoácido pueden determinarse a partir de una curva de titulación acido- base. En una titulación acido-base, se adiciona acido (o base) a un volumen determinado de una solución de concentración conocida como base (o acido), generalmente se titula un volumen determinado de ácido con una solución de una base fuerte, normalmente NaOH, de concentración conocida. La curva de titulación se construye al graficar el pH de la solución resultante después de cada adición (en el eje de las ordenadas). Los puntos en la curva de titulación es los cuales no se produce un cambio de pH, a pesar del aumento en la concentración de equivalentes ácidos (o básicos) en la solución, indican los valores de pKa. En estos puntos el aminoácido tiene su mayor capacidad amortiguadora.

H⁺ + A⁻ Ke=

[H+ ][A− ] [HA]

= 𝐾𝑎

Las constantes de disociación de los ácidos (constantes de equilibrio) son a menudo designadas como Ka. Los ácidos más fuertes como el fórmico y el láctico, tienen constantes de disociación más altas; el pKa es análogo al pH: pKa= log

1 𝑘𝑎

OBJETIVOS.



Utilizar el método de Sønrensen para comprobar la estructura de ion polar y el carácter anfótero de los aminoácidos.



Deducir el comportamiento de los electrolitos libres y fuertes en una titulación con una base fuerte.

= -log ka [1]

El carácter anfótero de los aminoácidos les posibilita que puedan combinarse entre sí originando los péptidos. La combinación de dos aminoácidos se lleva a cabo por reacción del grupo carboxilo de uno con el grupo amino del otro formando un dipéptido y desprendiéndose de una molécula de agua. La unión entre los dos aminoácidos (-CO-NH-) se realiza a través de un enlace de tipo covalente denominado enlace peptídico. Como se observa el dipéptido formado es también un anfótero, pudiéndose esta combinación repetir indefinidamente formándose tripéptidos, tetrapéptidos y en general polipéptidos. [2]

1

TABLA 2. VALORES DE PK PARA LAS ESTRUCTURAS IONIZABLES DEL CLORHIDRATO DE ÁCIDO GLUTÁMICO.

RESULTADOS TABLA 1. PROCEDIMIENTO DE TITULACIÓN POTENTIOMÉTRICA Alícuota (mL)

0 2 3 5 5 1 1 1 1 *0,2 *0,3 *0,1 *0,1 *0,1 *0,1 *0,1 *0,5 *0,5 *0.5

**,5 **,5

Titular con 20 mL de NaOH 0.1 N HCl 0.1 N 20 mL

Ac. Acétic o 0.1 N 20 mL

Glicina 0.1 N 20 mL

pH 1,73 1,71 1,76 1,97 2.17 2.26 2.34 2.46 2.59 2,62 2,72 2,75 2,77 2,79 2,81 2,95 3.02 3.50 6.91

pH 3.06 3.71 4.17 4.62 5.09 5.20 5.34 5.56 5.88 6.16 9.05

pH 5.58 8.63 9.22 9.69 10.03 10.08 10.13 10.19 10.26 10.29 10.32 10.36

Glicina + formol neutro pH 4.97 5.30 5.84 5.92 6.50 6.58 6.69 6.76 6.83 6.87 6.89 6.92

Titular con 20 mL de HCl 0.1 N Glicina Glicina 0.1 N + 20 mL formol neutro pH 5.75 4.01 3.67 3.38 3.19 3.17 3.14 3.11 3.08 3.08 3.06 3.06

pH 4,21 3,58 3.28 2,95 2,74 2.71 2.68 2.64 2.62 2.62 2.59

* Adicionar a titulación HCl-NaOH **Adicionar al resto de las titulaciones

Aminoácido Ácido glutámico

𝒑𝑲𝒂𝟏 (𝑪𝑶𝑶− ) 𝒑𝑲𝒂𝟐 (𝑵𝑯+ 𝟑) 2.19 9.67

𝒑𝑲𝒂𝟑 (𝑹) 4.25

𝑷𝒖𝒏𝒕𝒐 𝑰𝒔𝒐𝒆𝒍𝒆𝒄𝒕𝒓𝒊𝒄𝒐 𝒅𝒆 𝒂𝒄, 𝑮𝒍𝒖𝒕𝒂𝒎𝒊𝒄𝒐 = 𝒑𝑰 =

𝒑𝒌𝒂𝟏 + 𝒑𝒌𝒂𝟑 𝟐. 𝟏𝟗 + 𝟒. 𝟐𝟓 = = 𝟑. 𝟐𝟐 𝟐 𝟐

TITULACIÓN DE UN AMINOÁCIDO CON HCl O NaOH, EN PRESENCIA Y AUSENCIA DE FORMALDEHIDO.

A pH=2 todos los grupos aparecen protonados: -COO como -COOH y -NH₂ como -NH₃⁺. El aminoácido tiene una carga positiva neta. A partir de pH= 2,34 (pK1) el carboxilo se disocia (-COO) y el amino sigue protonado (-NH₃⁺). El aminoácido tendrá simultáneamente carga positiva y negativa (zwitterion).

Determinación del punto isoeléctrico de la glicina valor informado: 𝒑𝑰 =

𝒑𝒌𝒂𝟏 + 𝒑𝒌𝒂𝟐 𝟐

𝟑. 𝟑𝟖 + 𝟗. 𝟔𝟗 𝒑𝑰 = = 𝟔. 𝟓𝟑 𝟐

Determinación del punto isoeléctrico de la glicina + formol: 𝒑𝑰 = 𝒑𝑰 =

𝒑𝒌𝒂𝟏 + 𝒑𝒌𝒂𝟐 𝟐

𝟐. 𝟗𝟓 + 𝟓. 𝟗𝟐 = 𝟒. 𝟒𝟑 𝟐

GRÁFICA DE TITULACIÓN DEL CLORHIDRATO DE ÁCIDO GLUTÁMICO

A partir de pH=9,60 (pK2) el carboxilo sigue disociado (-COO) y el amino pierde el protón (-NH₂). El aminoácido queda con una carga negativa neta. Si se analiza el movimiento electroforético de los aminoácidos a distintos valores de pH, encontraremos un valor al cual su movilidad es nula. Este valor de pH corresponde a la condición en la cual la especie dominante es aquella que no posee carga eléctrica neta. Este valor de pH recibe el nombre de punto isoeléctrico (pI). Entonces, puede definirse al pI como el valor de pH al cual un aminoácido, un péptido o una proteína poseen carga neta igual a cero. Este valor se puede calcular a partir de la curva de titulación o empleando la siguiente ecuación: pI= (pK1+ pK2)/2. TITULACIÓN CON FORMALDEHIDO Este procedimiento fue diseñado por Sørensen en 1907 y se basa en el consumo de la especie con el grupo amino libre, lo cual produce un desplazamiento a la derecha del equilibrio indicado como pK2, con la consiguiente liberación de protones y acidificación del medio. El descenso en los valores de pH se registra a partir de la generación de la especie nucleófila, es decir a partir del punto de inflexión correspondiente al valor de pK del grupo amino.

2

DISCUSIÓN

CONCLUSIONES

Se realizaron 6 titulaciones, dos de ella se titularon con una solución de HCl 0.1 N, el cual se encarga de des protonar el grupo carboxilo de la solución de Glicina 0.1 N y de Glicina + formol neutro (estos se comportan como bases)

En la curva de titulación del CH3COOH al ser titulado con NaOH observamos cambios bruscos al inicio y al final de la valoración. La zona reguladora presenta una buena capacidad amortiguadora ante cambios de pH.

Generalizando podemos decir que los ácidos débiles tienen buena capacidad amortiguadora.

Imagen 1 y 2. Mediciones del pH

En el caso del CH₃COOH al ser titulado con NaOH observamos que a medida que se adiciona el titulante el ácido acético este se disocia (parcialmente). En el punto medio de la titulación las concentraciones del ácido acético y acetato son exactamente igual al pka del ácido acético. No así para el HCl que en la curva de titulación nos muestra un incremento lento de pH y en determinado punto tiene un aumento brusco de pH. A media que se tituló la glicina con NaOH el grupo carboxilo pierde su protón lo cual nos da el primer pka1 ya que el dador y aceptador de protones se encuentran en concentraciones iguales. En la titulación con HCl se da la eliminación del protón correspondiente al grupo amino, en este punto encontramos el pka2. Intermedio a estas dos titulaciones podemos observar gráficamente que se intersecta en un punto medio el cual corresponde al punto isoeléctrico. Al agregar formol (HCHO) a la glicina bloquea a los grupos amino, dando la liberación de los grupos carboxilo la curva de titulación con HCl no varía apreciablemente, mientras que en la curva de titulación con NaOH observamos un cambio notorio, esto porque al titular con una base fuerte, el grupo amino pasa de ser una amina secundaria a una terciaria y se vuelve más ácido. En los puntos medios de la titulación valores de pH corresponden al pka de la glicina y podemos concluir que la glicina posee capacidad amortiguadora ente un pH de 3.38 y 9.69 por medio de la gráfica pH vs mL obtuvimos un valor de 6.53 para el punto isoeléctrico de la glicina el cual no coincidió con el dato informado que es 5.97, esto se debe a que las condiciones en la que trabajamos pudieron haber influido así como la pureza de la glicina utilizada ya estaba contaminada.

Se comprobó el estado de zwitterion para la glicina ya que es más estable debido a que los átomos de O2 electronegativos del carboxilo tienden atraer electrones hacia ellos.

Con el exceso de formaldehido agregado a la glicina se puede titular un ácido aminado. La adición de formaldehido hace que nuestro aminoácido se disocie como un acido débil.

BIBLIOGRAFÍA

Lehninger, Albert., Nelson, David L., Cox, Michael M.,(1993) ³Principios de Bioquímica´. Segunda Edición, Ediciones Omega, Barcelona, España., pp. 57-59. [1] Jaramillo Sánchez Juan Antonio, (2004). Biología Para El Acceso a Ciclos Formativos de Grado Superior: Prueba Libre Para la Obtención Del Título de Bachiller Ebook. España: MAD. 1ª Edición., pp. 33-34.[2] Fonaguera J. y G. Gómez (2004), “BIOQUIMICA: LACIENCIA DE LA VIDA”, Editorial de la Universidad Estatal a Distancia (2004), pp. 40-44.

VALORACIÓN POTENCIOMÉTRICA DE LA GLICINA http://campus.usal.es/~quimfis/apoyo/Felipe/practica s/GLICINA.PDF

3

CURVAS DE TITULACIÓN HCl Y ACIDO ACÉTICO

10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

-2.00

CURVAS DE TITULACIÓN GLICINA CON HCl Y NaOH

12.00

10.00

8.00

6.00

4.00 3.28 2.71 2.68 2.64 2.62 2.62 2.59 2.00

-25.00

-20.00

0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -15.00 -10.00 -5.00 0.00 5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

-2.00 Glicina con NaOH

GlicinaNaOh fgormal

hcla glicina

hcl glicina formaol

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