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PRACTICA 3_PH Y PK segunda parte...

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SEGUNDA PARTE: pK y AMORTIGUADORES INTRODUCCION Una característica importante de muchos de los compuestos químicos del organismo humano, es el presentar grupos ionizables y por lo tanto tener la capacidad de ionizarse en mayor o menor grado, dependiendo de la concentración dependiendo de la concentración de hidrogeniones del medio en el cual se encuentran. Así, aminoácidos. Ácidos orgánicos, porfirinas, purinas, pirimidinas, proteínas, ácidos nucleicos, carbonatos fosfatos, etc., son algunos ejemplos de compuestos que experimentan ionización. Así, la ionización de uno de estos compuestos como el ácido acético sería como sigue:

CH3 – COO-

CH3 – COOH

+

H+

En el momento en el cual la reacción química señalada alcance el equilibrio, la constante de esta reacción de ionización (constate de equilibrio)estará dada por la expresión:

CH3 – COO -

Keq =

H+

CH3 – COOH

Donde la constante de equilibrio (Keq) será igual al producto de las concentraciones moleculares de los resultantes, dividido por la concentración molecular del reaccionante (s) en el momento del equilibrio. En vista que el ácido acético (ácido débil) se ioniza muy pobremente, en el momento del equilibrio, la mayoría de sus moléculas estarán sin ionizar y por lo tanto, el valor de la constante será muy pequeño.

1.85 x 10 -5 Una manera más práctica de expresar esta constante es como su logaritmo negativo y es lo que precisamente se denomina pK. ; que en el caso del ácido acético el pK tendría un valor de:

pK = - log Keq pK = - log 1.85 x 10 -5 pK = [ 0.2553 + ( - 5 ) ] pK = - ( 4.74 ) pK = 4.74) 32

Los amortiguadores o tampones son soluciones que se oponen a variaciones bruscas en el pH y por lo general están constituidos de ácidos débiles con sus bases conjugadas. Cuando hay exceso de OH

-

interviene el componente ácido del tampón; en cambio cuando hay

exceso de H + , interviene el componente base conjugada del mismo. En uno u otro caso, se habrán enmascarado los iones OH – y H + y por lo tanto el pH del medio no se modificará. Hay dos factores a considerar en la efectividad de un tampón: la concentración de los componentes del mismo y la relación existente entre ambos. Sin embargo, hay que tener presente que la mayor acción amortiguadora de pH está en el pK o en las proximidades de este valor. Relación de experimentos 1. Curva de titulación de un ácido débil y determinación de su pK. 2. Acción de los amortiguadores.

EXPERIMENTO 2.1 CURVA DE TITULACION DE UN ACIDO DEBIL Y DETERMINACION DE SU pK. Objetivos -

Estudiar la titulación de un ácido débil empleando u hidróxido

-

Estimar el pH teórico en cada punto de titulación

-

Encontrar la zona de pH en donde el tampón formado tiene la mayor eficiencia y estimar su pK aproximado.

Método - Se titula el ácido acético con cantidades crecientes de NaOH y se estima el pH luego de cada añadido de soda. Procedimiento -

En cada uno de los cinco tubos de ensayo rotulados del 1 al 5 medir 4 ml de ácido acético 0.2 N.

-

Añadir 1 ml., 2 ml., 3 ml. y 4 ml de NaOH a los tubos 2, 3, 4 y 5 respectivamente.

-

Mezcla y estimar el pH de cada tubo utilizando papel indicador y de ser posible el potenciómetro.

-

Mediante cálculos, estime el pH para cada tubo. 33

Resultados. Llene la siguiente tabla TUBOS

1

2

3

4

5

Relación SAL/ACIDO pH Teórico pH práctico (Papel indicador) Construya en papel milimetrado la curva de titulación del ácido acético y señale en la gráfica el pK aproximado. Anote en el eje vertical el pH y en el horizontal las cantidades de soda añadidos en miliequivalentes.

EXPERIMENTO 2.2 ACCION DE LOS AMORTIGUADORES Objetivo Demostrar como un amortiguador (tampón acetato) se opone a los cambios bruscos de pH. Método Se compara la cantidad necesaria de NaOH y de HCl necesaria para aumentar o disminuir el pH del agua y de una solución amortiguadora (tampón acetato) en una cantidad definida de pH. 34

Procedimiento. -

Rotular 2 Erlenmeyers de 50 ml. como A y B y medir en cada uno de ellos 2 ml de agua destilada.

-

Añadir al Erlenmeyer A, 2 gotas de fenolftaleína y titular con NaOH 0.01 N, hasta obtener una coloración rosa tenue (pH aproximado 8.5). Anote el volumen de soda gastado.

-

Añadir al Erlenmeyer B, 2 gotas de anaranjado de metilo y titular con HCl 0.01 N, hasta obtener una coloración anaranjada (pH aproximado 3.4). Anote el volumen de ácido gastado.

-

Repetir el experimento, pero ahora utilizando tampón fosfato pH 7.2 en lugar de agua destilada

Resultados Llene la siguiente tabla:

AGUA DESTILADA

TAMPON FOSFATO

ml de NaOH 0.01 N gastados meq de NaOH gastados ml. de HCl 0.01 N gastados meq de HCl gastados meq de NaOH necesarios para hacer variar el pH en una unidad INTERROGANTES. 1. Calcular la constante de equilibrio y el pK para la disociación de un ácido débil (mono carboxílico) sabiendo que su concentración inicial es de 0.5 M y que en el equilibrio un 20 % de sus moléculas están disociadas. Keq. ____________

pK: ______________

2. Cuantos gramos de acetato de sodio y cuántos ml. de ácido acético glacial serán necesarios para preparar 1 L de Tampón acetato de pH 5.3 y 0.05 N. Tenga en cuenta que el acetato

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de sodio viene frecuentemente hidratado con 3 moléculas de agua (PM 136) y que la concentración del ácido acético glacial es 17.6 N. Gramos de acetato de sodio: _______________ ml. de ácido acético glacial: _______________

3. ¿Por qué es importante que se mantenga constante, dentro de ciertos límites, el pH en el organismo? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 4. ¿Cuáles son las fuentes de iones H+ en el organismo? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 5. ¿Cuáles son los sistemas reguladores que facilitan la eliminación del H+ producido en el organismo con el fin de mantener constante el pH sanguíneo? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 6. ¿Cuáles son las reacciones de formación del ácido carbónico (H2CO3) a partir de CO2 y H2O, y de su disociación para formar el ion bicarbonato? Escríbalas. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 7. ¿Qué sistemas amortiguadores participan directamente en la regulación del pH sanguíneo? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 8. ¿Cuáles son los sistemas extrasanguíneos que tienden a mantener el pH extracelular? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________

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