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MEDICION DE PH Y SISTEMA BUFFER (PH MEASUREMENT AND BUFFER SYSTEM)

Barraza Y; Prada C; Romero W; Soto A

RESUMEN Cada reacción química depende de varios factores, como lo son temperatura, de la concentración adecuada de una solución, etc. Otro factor importante es el pH. PH son las siglas de “potencial de hidrógeno”. Es el grado de concentración de iones hidrógeno en una sustancia o solución. El pH del cuerpo es muy importante ya que controla la velocidad de las reacciones bioquímicas de nuestro propio cuerpo. PH>7: Alcalino o básico. A menor acidez, más básica (o alcalina) será la sustancia. Cuanto más alto (más alcalino) sea el pH de una sustancia, más resistencia eléctrica (menos iones positivos). Por lo tanto, la electricidad viajará más lentamente.

Palabras claves: pH, amortiguador, acidez y basicidad. Abstract: Each chemical reaction depends on several factors, such as temperature, the proper concentration of a solution, etc. Another important factor is the pH. PH stands for "hydrogen potential". It is the degree of concentration of hydrogen ions in a substance or solution. The pH of the body is very important because it controls the speed of the biochemical reactions of our own body. PH> 7: Alkaline or basic. The lower the acidity, the more basic (or alkaline) the substance will be. The higher (more alkaline) the pH of a substance, the more electrical resistance (fewer positive ions). Therefore, electricity will travel more slowly.

Keywords: pH, buffer or buffer, acidity and basicity

1. INTRODUCCION Para garantizar el adecuado funcionamiento de los procesos metabólicos y el envío de oxígeno a todos los órganos, nuestro cuerpo necesita que el pH de la sangre se encuentre en un estado neutro (entre 7,34-7,45).

Cuando existe un desequilibrio de nuestro pH, nuestro cuerpo intentará restablecer el balance natural cueste lo que cueste Acido. El exceso de ácido en el cuerpo crea un ambiente en el que se favorece la descomposición

celular, debilitando todos los sistemas del cuerpo, y permitiendo prosperar a enfermedades (menos defensas biológicas). Por ejemplo, si nuestra sangre aumenta su acidez descendiendo el pH a 6,5, nuestro cuerpo comenzará a buscar la manera de abastecerse de minerales (principalmente calcio, carbonato y magnesio) para lograr recuperar la neutralidad. El inconveniente es que para hacer esto, extraerá estos minerales de nuestros huesos (osteoporosis) y vasos sanguíneos (arteriosclerosis asociada). Para mantener en equilibrio el pH de nuestro organismo existen unos sistemas creados llamados sistema Buffer o “amortiguadores”. Las soluciones reguladoras son muy importantes en las reacciones químicas que se llevan a cabo en el laboratorio, en los procesos industriales y en nuestro cuerpo. Por ejemplo, la actividad catalítica de las enzimas en las células, la capacidad portadora de oxígeno por la sangre y, en general, las funciones de los fluidos de los organismos animales y vegetales dependen del pH, el cual es regulado por uno o varios de estos sistemas. Una solución reguladora o amortiguadora es una solución de un ácido débil y su sal, o una base débil y su sal. Si se agrega una pequeña cantidad de ácido o base a la solución reguladora, el pH de la solución permanece casi constante.

Un buen ejemplo de una solución reguladora es la sangre que tiene un pH de 7.35. La adición de "pequeñas" cantidades de ácido o base a la sangre, hará que ésta cambie su valor de pH relativamente poco en el orden de unas pocas centésimas. Puede haber soluciones reguladoras ácidas que tienen valores de pH por encima de 7, y soluciones reguladoras básicas con valores de pH menores de 7. Las soluciones reguladoras ácidas se preparan a partir de mezclas de ácidos débiles y sus bases conjugadas. Las soluciones reguladoras básicas se preparan a partir de mezclas de bases débiles y sus ácidos conjugados. En la siguiente tabla se puede observar algunos ejemplos de soluciones reguladoras en el rango de pH en el cual éstas tienen su máxima capacidad de actuar 2. OBJETIVOS 1. Determinar el pH de algunas sustancias corporales y de uso común de la vida diaria. 2. Comparar los valores de pH obtenidos en el laboratorio con los valores teóricos. 3. verificar el poder regulador de algunas sustancias. 3. MATERIALES REACTIVOS

Beaker (50ml), termómetro, agua destilada, agua de mar, orina normal y diabética, gaseosa, leche pura, vinagre, detergente líquido, alka-seltzer, limón, cerveza, café (tinto), jugo artificial, suero fisiológico, saliva, cinta pH, pH-metro, pipetas o jeringas de 5ml, solución de HCl 0,5M, solución de NaOH 0,5M, solución KCl saturada, amortiguador fosfato, 0,1M, disolución patrón.

3.

Comparar el color del papel húmedo con la carta patrón de color de pH, y anotar el pH de cada sustancia.

4. PROCEDIMIENTO PARTE A. Determinación de pH con cinta. 1. Verter por separado una cantidad pequeña de (10ml) cada una de las sustancias solicitadas en la guía en vasos de precipitación pequeños.

(Foto tomada por Sthefany pava) 2. Luego humedecer durante algunos segundos un pedazo de papel pH nuevo en cada solución y retirarlo.

(Foto tomada por Carolay Prada) SOLUCION NaO4 Flora Vaginal 1 (P) Flora Vaginal 2 (A) HCl Jabón Liquido Orina Diabética Orina Normal Semen Alka-Seltzer Jugo Frupper Cerveza Negra Vinagre Gaseosa Pepsi Tinto Leche Entera Limón

PH-TIRILLA 14.0 5.0 4.0 0.0 6.0 5.0 7.0 8.0 10.0 4.0 4.0 2.0 3.0 6.0 6.0 2.0

4. Establecer cuales soluciones son acidas, neutras o básicas y realizar tu propia escala de pH

(Foto tomada por Wendy Romero)

SOLU PHCION TIR ILL A HCl 0.0

LIMO N VINA GRE GASE OSA PEPSI FLOR A VAGI NAL 2(A) CER VEZ A NEG RA JUGO FRUP PER FLOR A VAGI NAL 1(P) ORIN A DIAB ETIC A JABO N LIQU IDO TINT O LECH E ENTE RA ORIN A NOR MAL SEM EN

2.0 2.0 3.0

4.0

4.0

4.0

ALK 10.0 ASELT ZER NaO4 14.0 En las soluciones acidas tenemos (HCl, limón, vinagre, gaseosa Pepsi, flora vaginal, cerveza negra, jugo frupper, orina diabética, jabón líquido, tinto, leche entera). En las soluciones neutras solo tenemos (Orina normal). En las soluciones básicas tenemos (Semen, alka-seltzer, NaO4).

5. Compare sus resultados con los reportados en los textos y Explique.

5.0

5.0

6.0

6.0 6.0

7.0

8.0

En esta imagen, donde podemos observar la escala del pH y establecer una comparación con los resultados obtenidos, vemos que los valores son muy similares y en algunos casos exactos, así concluimos que se siguen

manteniendo los valores en relación con la escala de pH antes mencionada.

2. A la serie A añadir 10ml de agua destilada a cada tubo y a la serie B 10 ml de tampón fosfato.

PARTE B. Determinación del pH con el electrodo (pH-metro) Importante: precauciones para el uso del electrodo: Antes de efectuar cualquier medida, asegurarse que el electrodo este limpio. La membrana porosa situada en el lateral de electrodo debe estar siempre sumergida en la disolución para realizar las medidas. En caso donde se necesite agitación magnética, no agitar a gran velocidad ni con movimientos excéntricos de la barra magnética, para evitar que este pueda golpear y romper el electrodo.

(Foto tomada por Yaneth Barraza) 3. Adicionar con una pipeta Pasteur 3 gotas de HCl 0,5M a los tubos 2A-2B y 3 gotas de disolución de NaOH 0,5M a los tubos 3A-3B.

1. Medidas de pH. 1. Utilizar dos series de 3 tubos numerados como 1A, 2A, 3A, y 1B, 2B, 2B

(Foto tomada Romero)

por

Wendy

4. Siempre lavar bien las pipetas si se van a utilizar para más de un reactivo

(Foto tomada por Sthefany Pava)

(Imagen navegador)

tomada

del

5. Medir los pH de todos los tubos y calcular las variaciones producidas por la adición de un ácido o una base fuertes sobre las tres soluciones.

(Foto tomada por Sthefany Pava) 1A 2A 3ª

1A PURO

4.79 (24.7 °C) 2A 3 2.16 HCL (24.2 °C) 3A 3 2.38 NaOH (24.3°C)

6.92 (23.7 °C) 2B 3 6.66 HCl (23.6 °C) 3B 3 11.50 NaOH (23.7 °C) Sobre esto podemos observar el cambio significativo de los valores de las sustancias al agregarles un ácido fuerte su pH bajara y al agregarles una base fuerte su pH subirá, cambiando así la cantidad de hidrógenos acoplados.

4.79 PURO 2.16 3 HCl 12.38 3 NaOH

1B PURO

6. Determinar el pH de las soluciones de la parte A utilizando el electrodo.

5 PREGUNTAS COMPLEMENTARIAS. 1. Calcule teóricamente el pH resultante de las experiencias descritas en el apartado 2 y compare con los resultados experimentales. El pH de las experiencias descritas fue un pH similar al de los resultados teóricos, pudimos observar con el pH-Tirillas que es muy poca la diferencia de los valores de las diferentes sustancias, encontrando así

sustancias con pH básicos (NaO4-14.0), neutros (Orina Norma- 7.0) y ácidos (HCl- 0.0) pH que en los valores teóricos son iguales.

2. ¿En qué rango de pH considera que es efectivo un sistema amortiguado: cerca de su pK o en cualquier rango? ¿Explique por qué? Los amortiguadores sanguíneos deben funcionar entre un rango de pH de 7.2 a 7.4, mientras que los amortiguadores intracelulares musculares deben funcionar entre valores de pH de 6.2 a 7. Idealmente, las características de pK de un amortiguador deben estar cerca del pH del tejido. Ecuación de Henderson Hasselbalch PH = pK + log (base) / (ácido) Si en la ecuación la concentración de ácido es igual a la de la base, el cociente es 1, Siendo el log de 1 = 0, se tiene que PH = pK Por tanto, se puede definir el pK como el valor de pH de una solución amortiguadora

En el que el ácido y la base se encuentran a concentraciones equimoleculares o al 50% cada una. Entonces podemos decir que un ácido será más fuerte cuanto menor es su pK y en una base ocurre al revés, que es más fuerte cuanto mayor es su pK. Esas constantes de disociación no son fijas, dependen de otras variables. 3. ¿Por qué el sistema bicarbonato en el plasma se expresa como bicarbonato/CO2? Como fue explicado por Lehninger “El sistema amortiguador del bicarbonato es extraordinario,…uno de sus componentes, el ácido carbónico, es formado a partir de dióxido de carbono disuelto y agua”. Las tres constantes de equilibrio combinadas aumentan el pK del sistema a cerca de 7.4, haciéndolo un amortiguador efectivo contra la acidosis sanguínea. En los animales con pulmones, el sistema amortiguador carbónico/bicarbonato es especialmente efectivo. El H2CO3 del plasma

sanguíneo está en equilibrio con el CO2 gaseoso presente en el espacio aéreo de los pulmones, lo que supone una reserva prácticamente ilimitada de CO2 que puede participar en el equilibrio. En este sistema tampón tienen lugar 3 equilibrios reversibles entre el CO2 gaseoso de los pulmones y el bicarbonato disuelto en la sangre, El CO2 disuelto es hidratado a H2CO3 en una reacción reversible y muy eficiente Catalizada por la anhidrasa carbónica. En este sistema acoplado, todo el CO2 disuelto es considerado como la forma ácida Del tampón (H2CO3). La concentración de CO2 disuelto (CO2d) dependerá de su Constante de solubilidad y de la presión parcial de CO2. 4. En el principal sistema regulador del pH sanguíneo, bicarbonato/carbónico tiene características especiales que hacen que no sea un buen sistema amortiguador “in vitro” ¿Cuáles son? Existen patologías en las que la alteración primaria sobre el sistema de

amortiguamiento afecta al bicarbonato y no al CO2. Si se genera un decremento de la concentración de bicarbonato, se producirá una disminución del pH (aumento en la [H+]) y esto se refiere como acidosis metabólica. En el caso de incremento del bicarbonato se genera aumento del pH (disminución de la [H+]), y corresponde a alcalosis metabólica. En condiciones in vitro el bicarbonato se recupera constantemente mediante los procesos metabólicos. 5. Conoce algún aminoácido proteico que tenga un buen poder amortiguador a pH próximo a la neutralidad. Cítelo. Existe un pH para el cual la carga eléctrica media de las moléculas es cero. Este pH se llama punto isoeléctrico (pI). El pI es el pH en el que la molécula se disocia por igual en ambos sentidos, y como equidista de los dos valores de pK, puede obtenerse por su semisuma: Así, para la glicina (La glicina es uno de los aminoácidos que forman las proteínas de los seres vivos y que también actúa como neurotransmisor. En el código genético está

codificada como GGU, GGC, GGA o GGG. Es el aminoácido más pequeño y el único no esencial de los 20 aminoácidos que encontramos dentro de las células. pK1=2,22 y pK2=9,86, el pI vale 6,04. Así, a pH=6,04 la inmensa mayoría de las moléculas de glicina estarían en forma de iones híbridos (zwitterión) y no se desplazarían hacia ningún polo al aplicarles un campo eléctrico. 6. ¿de qué manera, la hemoglobina (Hb) regula o amortigua el pH sanguíneo? Las características de la hemoglobina (Hb) como amortiguador están íntimamente vinculadas a la capacidad de disociación del grupo imidazólico del aminoácido histidina unido al hierro que contiene el grupo hemo. El pK de este grupo funcional, que es aproximadamente 7, tiene la especial propiedad de modificarse en función de que la molécula de Hb esté unida al oxígeno (HbO2) o no (Hb). La oxihemoglobina (HbO2) es un ácido más fuerte que la Hb desoxigenada porque su pK es menor esta

propiedad le confiere una eficacia amortiguadora excepcional, que se ve favorecida por el hecho de que la Hb es una proteína muy abundante en la sangre (el 15% del total de proteína). Si consideramos que en el eritrocito el pH interno es 7,3 y aplicamos la ecuación del HendersonHasselbalch, se puede calcular fácilmente que para la HbO2, el 80% de las moléculas están en forma disociada y el 20% está en la forma ácida no disociada. En cambio, el 80% de la Hb desoxigenada se encuentra sin disociar, y el 20% está disociada. Esta especial propiedad hace de la Hb un amortiguador extraordinariamente eficaz, puesto que es capaz de modificar su pK liberando O2 y así soportar grandes cambios en la proporción sal/ácido sin que se produzca cambio alguno en el pH. Veamos un ejemplo. Supongamos que un eritrocito tiene 100 moléculas de HbO2H a pH 7,3 (Figura inferior). En estas condiciones habrá 80 moléculas de HbO2- y 20 moléculas de HbO2H. Si introducimos 60 moléculas de HCl, los H+ son captados por la forma

salina (HbO2-) para originar la forma ácida (HbO2H). Esto origina un cambio en la proporción sal/ácido de 80/20 a 20/80 que provocará un cambio en el pH de 7,3 a 6,1 Sin embargo, bastará con que la HbO2H elimine 100 moléculas de O2 para que se convierta en HbH de modo que la proporción 20/80 sea compatible con un pH 7,3. En resumen, mediante la liberación de su O2, la Hb ha sido capaz de captar un 60% de H+ sin sufrir ningún cambio en el pH. 6 DISCUSION En nuestro laboratorio N°9 de medición de pH y sistema Buffer, pudimos identificar los diferentes tipos de sistemas Buffer, amortiguadores o tampones, también pudimos conocer los sistemas más importantes que regulan el pH en nuestro organismo, logrando claridad en su importancia, nombre y función, se observó que el pHTirillas y el pH-Metro aportaron diferentes valores sobre las mismas sustancias, entendiendo que el pH-Metro es más sensible a las condiciones ambientes y a otros factores, aportando también la temperatura de las sustancias y sus decimales en valores de pH, siendo un buen

método para la medición de pH de sustancias combinadas por así decirlo, en cambio el pHTirillas da sus valores sin decimales y basándose en un patrón de colores, acercándose más a los valores establecidos en la escala del pH. 7 CONCLUSION Este laboratorio fue una experiencia demasiado constructiva e interesante ya que profundizamos en temas de nuestro interés como lo son el pH y sus indicadores, además de permitirnos indagar sobre el grado de acidez o basicidad que tienen algunas sustancias de nuestro uso diario. Gracias a esto pudimos poner en práctica nuestras cualidades en la indagación y análisis, llegando a entender el tema y sus relaciones. Sobre los sistemas Buffer también pudimos entender muchas cosas y poner en práctica los conceptos. Las soluciones amortiguadoras por lo regular son una combinación de un ácido y su base conjugada. La El objeto de su empleo, en técnicas de laboratorio, es precisamente impedir o amortiguar las variaciones de pH y, por eso sirven para

mantener constante el pH.

WEBGRAFIAS https://es.khanacademy.org/science/ biology/water-acids-andbases/acids-bases-and-ph/a/acidsbases-ph-and-bufffers https://g-se.com/amortiguacioncido-base-sanguinea-explicacionde-la-efectividad-de-la-ingesta-debicarbonato-y-citrato-64-sa557cfb270ed7a5 https://www.uco.es/dptos/bioquimi ca-biolmol/pdfs/06%20pH%20AMORTIG UADORES.pdf