sem2 equilibrio ab

7/28/2019 Sem2 Equilibrio AB

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SEMINARIO

Tema: Equilibrio cido -base

OBJETIVOS:

Al finalizar la clase el alumno deber ser capaz de:

- Interpretar el concepto de equilibrio qumico aplicado a la disociacin decidos y bases dbiles. Interpretar los conceptos de producto inico del agua ypH

-Calcular el pH de soluciones de cidos y bases

- Calcular la concentracin de [H+], [Aceptor de H+] o [Dador de H+] a partir dela ecuacin de Henderson-Hasselbach- Calcular el punto isoelctrico (pI) de aminocidos con cadena lateral no polaro con grupos Ionizables

- Describir cmo se mantiene el equilibrio cido-base del metabolismo celular ycorporal

- Identificar diferentes patologas asociadas al equilibrio cido-base corporal.


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cidos y Bases

Desde que en 1884 el qumico sueco Svante August Arrhenius sentara las

bases de la disociacin inica en su tesis doctoral, un cido se defini como

una sustancia que, en solucin, desprende protones (H+), mientras que una

base es una sustancia que, en solucin, desprende iones oxhidrilo (OH-). Si las

cantidades de H+ y de OH- son idnticas, la solucin resulta neutra.

El qumico dans Johannes Nicolaus Bronsted sugiri en 1923 una definicin

ms general. Un cido no desprende simplemente un protn. El protn, una

vez desprendido de la molcula de cido, debe unirse rpidamente a otra

molcula. Por eso se habla habitualmente de pares cido-base siendo el cido

aquella molcula que en solucin libera H+ mientras que la base es aquella

molcula que en solucin capta H+. Cada cido y cada base tienen su

correspondiente base conjugada y cido conjugado respectivamente que

difieren por el H+ cedido o captado.

Por ejemplo: el cido actico y el in acetato forman un par cido-base

conjugados:

cido actico anin acetato

H3C-COOH H3C-COO- + H+

cido conjugado base conjugada

Una reaccin cido-base consiste en la transferencia de H+ desde un cido a

una base, es decir que el cido slo ceder H+ si est en presencia de una

base que los acepte. Por lo tanto, se requerir la participacin de otra sustancia

que, por lo general y tratndose especialmente de los lquidos biolgicos, ser

el agua (solvente universal).

De este modo, el agua acta como base:


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cido actico agua anin acetato catin hidronio

H3C COOH + H2O H3C COO- + H3O

+

cido base base cidoconjugado 1 conjugada2 conjugada 1 conjugado 2

donde el cido 1 y la base 1 forman un par conjugado mientras que el cido 2 y

la base 2 forman otro par conjugado.

El agua tambin puede actuar como un cido:

amonaco agua in amonio in oxhidrilo

NH3 + H2O NH4+ + HO-

base cido cido baseconjugada 1 conjugado 2 conjugado 1 conjugada 2

donde el cido 1 y la base 1 forman un par conjugado mientras que el cido 2 y

la base 2 forman otro par conjugado.

El agua se puede comportar como cido o como base. Las sustancias que

como el agua tienen propiedades tanto cidas como bsicas se llaman

anfprtcas.

DISOCIACION DEL AGUA. CONCEPTO DE pH

El agua se disocia de acuerdo a la ecuacin:

H2O ========== H+ + OH-

El protn proveniente de la disociacin interactuar con el oxgeno de otramolcula de agua, formando el in hidronio, H30+. Por conveniencia no se


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representar como hidronio sino como H+, aunque debe tenerse presente que

la especie H30+ es la realmente presente. A 25C el valor de K es muy

pequeo, del orden de 10-16, lo cual indica que el agua est muy poco

disociada:

[H+] [OH-]

K= ---------------- = 1,8 x 10-16 M

[H20]

La ecuacin puede plantearse como se indica:

K[H20] = [H+] [OH-] (1)

Considerando 1 litro de agua, el peso de la misma ser de 1 kg. La

concentracin molar del agua ser:

masa/ PM 1000 gr/18 gr mol-1

[H20]= ---------------- = ------------------------------------Volumen 1 litro

[H20] = 55,5 moles/litro = 55,5 M

Reemplazando en la ecuacin (1), queda:

K[H20] = [H+] [OH-]

1,8 x 10-16 M x 55,5 M = [H+] [OH-]

10 -14 M2 = [H+] [OH-]

El valor de K x 55,5 M es una constante e igual al producto de las

concentraciones de H+ e OH- y se denomina producto jnico del agua, Kw :


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KW = 10 -14 M2 = [H+] [OH-] (2)

En el agua pura, la concentracin de protones es igual a la de hidroxilos, demodo que si se sustituye [OH-] por su equivalente en la ecuacin (2), queda:

[H+] [OH-] = 10 -14 M2

[H+]2 = 10 -14 M2

[H+] = (10 -14 M2) = 10 -7 M

Es decir, en el agua pura, la concentracin de protones es 10-7 M e igual a laconcentracin de hidroxilos.

El equilibrio entre las especies H20, H+ e OH- tambin existe en soluciones

acuosas que contienen otras sustancias disueltas. Si las sustancias disueltas

alteran la concentracin de H+ o de OH- , tal como ocurre con la adicin de un

cido o una base, deber ocurrir un cambio paralelo en la disociacin del agua

para contrarrestar el efecto (Principio de Le Chatelier).

Por ejemplo si agregamos al agua cido clorhdrico, ste se disocia:

CIH ------> CI- + H+

Por lo tanto, aumenta la concentracin de protones. Al mismo tiempo, el

equilibrio de disociacin del agua:

H2O ========== H+ + OH-

se desplazar hacia la izquierda, lo cual compensa el efecto del agregado del

cido. El valor de Kw permanece inalterado.

Si a 1 litro de agua se agrega CIH de manera que la concentracin final de ste

sea 10-3 M , el planteo numrico del caso es el siguiente:

[CI-] = 10-3 M y [H+] = [H+] ClH + [H+]H2O


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donde [H+]CIH y [H+]HzO denota la concentracin de protones que aporta la

disociacin del cido clorhdrico y el agua respectivamente.

La concentracin de protones que aporta la disociacin del agua es mucho

menor que la que aporta la disociacin del CIH 10-3 M, por lo cual los protones

del agua son despreciables frente a 10-3 M.

(Importante: Tener en cuenta que en este caso la concentracin de protones que

aporta el agua es despreciable frente a la que aporta el ClH porque ste esta en una

solucin suficientemente concentrada, 10-3 M. Si la concentracin de CH es muy baja,

por ejemplo 10-10 M, entonces sta es despreciable frente a la concentracin de

protones que aporta el agua).

[H+] =[H+]CIH + [H+]H20

[H+] =10-3 M

De acuerdo a la ecuacin (2):

10-14 = 10-3 x [OH-]

10-14--------- = [OH-] = 10-1110-3

La concentracin de hidroxilos desciende desde 10 -7 M en el agua pura hasta

10-11 M luego de haber disuelto CIH en cantidad suficiente como para obtener

una concentracin 10-3 M de este.

Concepto de pH

Las reacciones qumicas en medio acuoso son profundamente infludas por la


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concentracin de protones en el medio, como ocurre en los sistemas

biolgicos, razn por lo cual la determinacin de la misma constituye un tema

importante en el estudio bioqumico.

En 1909 el qumico dans Sorensen propuso expresar la concentracin molar

de H+ disociados aplicando el logaritmo negativo, denominndose pH al valor

resultante:

pH =-log [H+]

Se define potencial de hidrgeno o pH de una solucin acuosa como el

logaritmo de la inversa de la concentracin de protones.

De manera similar, la concentracin de iones hidroxilos se expresa como pOH :

pOH =-log [OH-]

Dado que [H+] [OH-] = 10-14, aplicando -log a ambos trminos de la igualdad

queda:

-log { [H+] [OH-] } =-log 10-14

-log [H+] -log [OH-] = 14pH + pOH =14

En el agua pura, [H+] = [OH-] =10-7, de modo que pH =pOH =7.

La escala de pH tiene un rango de O a 14. El valor medio (pH =7) corresponde

a la neutralidad. Las soluciones de pH menor a 7 resultan cidas y las de pH

mayor a 7 bsicas o alcalinas.


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Por lo tanto, las expresiones fundamentales para la resolucin de problemas de

pH son:

Un cido o base fuerte, al disolverse en agua, se disocia totalmente. Un cido


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dbil en cambio, es aquel que solamente libera una fraccin de H+. De cada

100 molculas en solucin existen, por ejemplo, slo 25 disociadas y el grado

de disociacin es, en este caso, del 25%. Para los cidos dbiles se establece

entonces un equilibrio:

AH + H2O A- + H3O+

caracterizado por la constante de disociacin Ka que se define a partir de la

expresin de equilibrio:

[A-] x [H+]Ka = ------------------

[AH]

donde los corchetes indican las concentraciones molares de las sustancias en

el equilibrio.

La tendencia de cualquier cido dbil a disociarse, es decir, la "fuerza del

cido", est dada por la constante de disociacin Ka. Cuanto mayor es Ka,ms disociado est el cido y mayor es su fuerza. Llamamos pKa al valor

de la expresin

pKa= - log Ka.

El pKa sirve tambin como indicador de la fuerza del cido. A menor pKa,

mayor es la fuerza del cido. Por ejemplo:

Ka pKacido actico 1,74 x 10-5 4.76cido lctico 1,38 x 10-4 3.86

Si bien los dos son cidos dbiles, el cido lctico es menos dbil que el cido

actico.

Para una base dbil se establece entonces un equilibrio:


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BOH B+ + HO-

caracterizado por la constante de disociacin Kb que se define a partir de la

expresin de equilibrio:

[B+] x [OH-]Kb = ------------------

[BOH]

donde los corchetes indican las concentraciones molares de las sustancias en

el equilibrio. Llamamos pKa al valor de la expresin

pKb= - log Kb.

Titulacin

Cuando un cido y una base se combinan en una relacin estequiomtrica se

neutralizan mutuamente. Cada equivalente de H+ liberado por el cido

reacciona con un equivalente de OH- de la base con la consecuente

formacin de H2O.

La titulacin consiste en la adicin de sucesivas cantidades de una base o de

un cido fuerte a una solucin de cido o de base a titular con la medicin

simultnea de su pH, hasta el punto de equivalencia en el cual los equivalentes

de cido y de base se igualan. La titulacin permite determinar la concentracin

del cido (o de la base) en solucin.

Por ejemplo: se tiene un volumen conocido de una solucin de cido de

concentracin desconocida. Para determinar la concentracin del cido se le

agrega una solucin de una base de concentracin conocida y se mide el

volumen de base consumido para llegar al punto de equivalencia. El punto de

equivalencia se determina por medio de un sistema indicador de pH (colorante

que cambia de color de acuerdo al pH del medio).

En el punto de equivalencia se cumple:


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Agitadormagntico

Barramagntica deagitacin

Matraz

llave

bureta

Nivel detitulador

Solucina titular

n equivalente cido= n equivalente base

n0 equivalente cido= N cido x V cido

n0 equivalente base = Nbase x V base entonces

Ncidox Vcido = Nbasex Vbase

A partir de esta ecuacin se puede calcular la concentracin del cido.

Curvas de titulacin

Cuando se titula un cido, se puede graficar el pH resultante despus de cada

incremento de base fuerte, (por ejemplo: NaOH), en funcin de los equivalentes

de base agregados. De igual manera, cuando se titula una base se puede

graficar el pH que resulta despus del agregado de cido fuerte, en funcin delos equivalentes de cido agregados Se denomina a estos grficos curva de


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titulacin. Las curvas de titulacin son diferentes segn se trate de cidos

fuertes o de cidos dbiles ( o bases)

Si se titula un cido fuerte, a

medida que se aade NaOH

la solucin va pasando de

cida (pH < 7) , a bsica (pH

> 7). Se observa que en las

proximidades del punto de

equivalencia el pH aumenta

rpidamente. Ello se debe a

que la disociacin del cido

es completa:

AH + H2O A-

+ H3O+

A diferencia de los cidos fuertes, la disociacin de los cidos dbiles responde

a un equilibrio:

AH + H2O A- + H3O+

En este caso, la curva de titulacin presenta una zona plana ("meseta")

alrededor del punto medio de la titulacin. A medida que se agrega ms base

fuerte, la [A-] va aumentando hasta que cuando se haya llegado al punto de

equivalencia, la [AH] ser despreciable.

[A-] x [H+]Ka = ------------------

[AH]


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Si se aplica log.

[A-] x [H+]log (Ka) = log ( ------------------ )

[AH]

Ecuacin de Henderson-Hasselbalch

[A-]pH = pKa + log ( -----------)

[AH]

Cuando [A-] = [AH], se cumple que el pH = pKa. De este modo, el pKa

corresponde al pH del medio en el cual la concentracin de un cido y la de su

base conjugada es la misma.


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Las formas de las curvas de titulacin son muy semejantes para todos los

cidos dbiles. La diferencia es que las mismas se hallan desplazadas a lo

largo de la escala de pH.

El resultado de la titulacin indica si la solucin acta o no como buffer (tampno amortiguador), es decir, si puede amortiguar las variaciones de pH, dentro de

un cierto rango, en respuesta al agregado de un cido o de una base. En otras

palabras, un sistema formado por un cido dbil y su base conjugada acta

como buffer porque ante el agregado de una base (o un cido) no se producir

un cambio notable del pH: se agrega base y el pH permance constante (meseta

de la curva de titulacin). Esto sucede cuando las concentraciones de cido y

base son aproximadamente iguales (AH = A-

)

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RESOLUCIN DE EJERCICIOS TIPO

1) a) Calcular la [H+] de una solucin 0.025 M de un cido fuerte diprtico.

b) Calcular el pH, pOH y [OH-] de dicha solucin.

a) Tomemos el caso de un cido fuerte diprtico, como el H2S04, entonces0.025 moles de un cido AH2 en 1 litro de solucin se disocia inmediatamente

en 0.025 moles de A- y 0.050 moles de H+.

En general para cualquiercido fuerte diprtico

AH2 A- + 2H+

En particular para el cido sulfrico.

H2SO4 SO42- + 2H+

Inicial 0.025 M 0 0

Final 0 0.025 M 0.050 M


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El agua tambin se disocia liberando OH- y H+, pero al comportarse como un

cido dbil en este caso, su contribucin es despreciable en comparacin con

el aporte de H+ proveniente de la disociacin del cido fuerte AH2.

Por lo tanto la [H+]= 0,050 M.

b) Sabiendo que el producto [H+] . [OH-] es una constante (e igual a 10 -14) y

slo se modifica por la temperatura y conociendo algunos parmetros, tales

como [H+], [OH], pH o pOH, se pueden conocer los otros tres restantes

parmetros.

En este ejemplo, conociendo [H+] = 0,050 M = 5,0 10 -2 M

pH = -log (5,0 10 -2) = 1,3

pOH= 14 - pH= 12,7

entonces

10 -14 M2[OH-] = ----------------------= 2.0 10-13 M

5.0 10-2

M

2) a) Calcular el pH, pOH, [OH-] y [H+] de una solucin 20 mM de un cido

dbil cuya pKa = 6;63

b) Calcular el grado de ionizacin del cido.

a) Como el cido es dbil, hay una disociacin parcial del mismo. En otras

palabras, al llegar al equilibrio coexisten el cido no disociado, su base

conjugada y los protones liberados. Son cidos dbiles el H2C03, H3P04, R-

COOH, NH4+' R-NH3+, etc.

Como es un cido dbil se puede plantear el correspondiente equilibrio.

Si 20 mM = 0,020 M, entonces,

AH -------------:> A- + H+

inicial 0,02 M 0 0

final 0.02 x x x


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donde x = [H+] en el estado de equilibrio.

Como la pKa = 6,63 y la Kw = 10-14, entonces Ka> >

Kw, con lo cual se

desprecia el aporte de H+ provenientes de la disociacin del agua.

[A-] [H+] x . xKa= ------------------ = ----------------- = 2.3 x 10-7

[AH] (0.02 x )

Como Ka es muy pequea, entonces el cido es dbil, lo cual indica que el

cido se disoci poco. Por lo tanto se despreciax

frente a la concentracin

inicial (AHinicial en este caso particular 0.02 M).

Como regla general, se puede despreciar (x) frente a AHinicial, siempre que:

(AHinicial)

------------- 100Ka

Esto permite despreciarx frente al valor de (AHinicial)en el trmino (AHinicial - x),

por lo tanto

x . x x2Ka = ----------- = ---------- = 2,3 10-7 M2

(AHinicial) 0.02 M

Entonces, x = (0,02 .2,3 10-7 )1/2 = 6,8 .10-5 M

x =[H+] = 6,8 .10-5 M

pH = - log [H+] = 4,2

pOH = 14 - pH = 14 - 4,2 = 9.8

[OH-] = 1,6 10-10 M


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b) El grado de ionizacin () es la proporcin de moles que se disocian por

cada mol de cido o base inicial presente en la solucin.

moles disociados X 6,8 10-5 M = ------------------------------ = ----------------= ---------------------- = 0,0034

moles iniciales (AHinicial) 0,02 M

= 0,0034 o % = 0.34 %


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AMINOACIDOS COMO ACIDOS Y BASES

La existencia en una misma molcula de por lo menos un grupo cido (grupo

carboxilo) y un grupo bsico (grupo amino) da a los aminocidos caractersticasparticulares.El grupo carboxilo se comporta como dador de H+

R-COOH R-COO- + H+ pKa COOH = 1,7-2,4

Mientras que el grupo amino se comporta aceptando H+.

R-NH2 + H+ R-NH3+ pKa NH3+ = 9-10

Todo compuesto que puede donar o aceptar protones sedenominan anflitos o anfteros.

Consideremos un aminocido con una cadena lateral nopolar como la glicina.

La estructura central es denominada in dipolar a pesar detener carga neta cero (suma de cargas totales). Al pH en el cualexiste predominantemente la especie con carga neta cero sedenomina punto isoelctrico (pI), en estas condiciones lamolcula no migra en un campo elctrico.

Como regla general se puede calcular el pI como el promedio de los dos pKa

de los equilibrios que involucran a la especie con carga neta cero.

Para el caso de la glicina, o cualquier aminocido con una cadena lateral no

polar, se calcula de la siguiente manera:

PKa1 + pKa2pI = ---------------------

2

COOHCH2H3N

H

COOCH2H3N

H

COOCH2H2N

Cation cido Ion dipolar Anin bsicopKa 1= 2,3 pKa 2= 9,8

COOHCH2H3N

HH

COOCH2H3N COOCH2H3N

HH

COOCH2H2N

Cation cido Ion dipolar Anin bsicopKa 1= 2,3 pKa 2= 9,8


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y todos ellos tienen un valor cercano a 6.

En el caso de tener aminocidos con una cadena lateral polar, la situacin esalgo diferente, ya que este nuevo grupo de la cadena lateral en la mayora delos casos se puede ionizar.

Tomemos el ejemplo de un aminocido cido, como el cido asprtico, en estecaso tenemos tres equilibrios que se describen a continuacin.

Para este caso el clculo del pI seria:

Pka1 + pKa2pI = ---------------------

2

Y el pI tiene un valor de cercano a tres.Un caso particular es el de la histidina ya que el grumo imidazol presente eneste aminocido tiene un pKa = 6,0, por lo tanto los equilibrios son lossiguientes:

El clculo del pI involucra a los pKa2 y pKa3, siendo su valor es 7,5.

Confirindole caractersticas cido-base particulares a este aminocido.


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BUFFERS

Las soluciones de cidos dbiles y sus bases conjugadas se comportan como

"soluciones amortiguadoras" o "buffers" ya que tienden a resistir los cambiosde pH. El efecto amortiguador se produce debido al equilibrio:

AH + H2O A- + H3O+

Por ejemplo si el sitema buffer esta constitudo por AH y A- en medio acuoso,

estas especies estarn en equiibrio de acuerdo a la ecuacin anterior. Si se

agrega un cido (por ejemplo ClH) , aumentar la [H+], lo cual determina que

el equilibrio se desplace hacia la izquierda favoreciendo la formacin del

cido, lo cual consumir los protones aadidos. Si en cambio se agrega una

base (por ejemplo NaOH), se producir inicialmente una disminucin de la

[H+] debido a que los hidroxilos liberados reaccionan con los protones y esto

favorecer la disociacin del cido (el equilibrio se desplazar hacia la

derecha) que repondr los H+ gastados.

La eficacia del amortiguador o tampn depende del pH del medio y es

mxima cuando este valor es prximo al pKa.

BUFFERS BIOLGICOS

El metabolismo celular genera permanentemente agua, calor y metabolitos

cidos.

Estos ltimos comprenden:

1.- cidos voltiles: el dixido de carbono (CO2) es un importante producto

final de la oxidacin de glcidos, lpidos y aminocidos. Se lo considera

"cido" en virtud de que reacciona con el agua para formar cido carbnico

(H2CO3, el cual, por ser un cido dbil, se disocia en bicarbonato (HCO3-) y

H+.

CO2 + H2O H2CO3

H2CO3 + H20 HCO3-+ H30+


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Se denomina "voltil" debido a que es un gas y puede ser eliminado por los

pulmones.

2.- cidos fijos: cido sulfrico (H2SO4) y cido fosfrico (H3PO4) provenientesprincipalmente de las protenas de cuyo metabolismo procede alrededor del

65% del total; fundamentalmente de la oxidacin de los aminocidos azufrados

para dar H2SO4 y de las fosfoprotenas para dar H3PO4. Este ltimo tambin es

producto del metabolismo de los cidos nucleicos y de los fosfolpidos. Estos

cidos deben ser neutralizados y posteriormente eliminados por los riones.

Por ejemplo, las dietas de leche y carne generan unos 70 meq de H+ por da y

los riones tienen que excretar a diario una cantidad semejante para mantenerel pH sanguneo.

3.- cidos orgnicos: la oxidacin parcial de glcidos, lpidos y aminocidos da

lugar a la formacin de cidos orgnicos (lactato, piruvato, acetoacetato, -

hidroxibutirato) siendo todos ellos cidos dbiles capaces de liberar H+.

Como se ve, la produccin potencial de H

+

en el organismo es enorme. Con unpH plasmtico normal de 7,4, la [H+] libres es slo de unos 0,0000398 meq/l.

Esta concentracin se debe mantener dentro de lmites muy estrechos ya que

de ella depende la acidez del medio que es un determinante fundamental de

las funciones celulares. Estos valores se conservan gracias a la accin de dos

mecanismos: los amortiguadores o buffers por un lado y los sistemas

respiratorio y renal como excretores de cidos por el otro.

Los sistemas buffers se pueden dividir en:

1.- extracelulares: HCO3-/H2CO3

HPO42-/H2PO4

-proteinatoshemoglobina (HbO2/HbH)

2. - intracelulares:

El sistema HCO3-/ H2CO3 constituye el sistema regulador fisiolgico ms

importante del plasma. El cido carbnico tiene pKa1=3,89 y pKa2=10,22,

tendra una capacidad amortiguadora pequea en los seres humanos si no


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fuera porque se deshidrata a CO2 que puede ser espirado. Esta reaccin est

catalizada por la enzima anhidrasa carbnica (AC).

AC

CO2 + H2O H2CO3 HCO3-+ H

+

El sistema acoplado tiene un pKa de 6,1 y es adecuado para mantener el pH

sanguneo siempre que haya un exceso de bicarbonato con respecto al CO2.

De todas maneras a pesar de que el sistema amortiguador de bicarbonato no

es particularmente poderoso, tiene igual importancia que todos los dems delcuerpo humano porque la concentracin de cada uno de los elementos del

sistema bicarbonato puede regularse: el CO2 por el sistema respiratorio y el

bicarbonato por los riones.

El buffer fosfato: es el principal sistema buffer de la orina y de los lquidos

intracelulares debido a que la concentracin de fosfatos a este nivel es varias

veces mayor que en los lquidos extracelulares y tambin porque el pH de loslquidos intracelulares se halla generalmente ms cerca del pKa del buffer

fosfato. Adems tiene importancia en los lquidos tubulares de los riones por

dos motivos: en primer lugar, el fosfato suele concentrarse mucho en los

tbulos, con lo cual aumenta el poder amortiguador del sistema. En segundo

lugar, el lquido tubular se vuelve ms cido que los lquidos extracelulares

acercndose al pKa del sistema.

En el sistema fosfato el par conjugado efectivo para mantener el pH fisiolgico

es:

H2PO4- HPO4

2- + H+ pKa= 6,8

En el plasma la relacin HPO42-/H2PO4

-es 4/1.

En la orina a pH 5,4 predomina la forma cido conjugado.

Las protenas pueden funcionar como uno de los sistemas buffers msimportantes de la sangre y los tejidos y su capacidad amortiguadora procede


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de los grupos disociables que poseen los aminocidos que las forman. Sin

embargo el pKa de los grupos carboxilos de los aminocidos es de alrededor

de 2 y el pKa de los grupos amino es de alrededor de 9,5, lo cual se aleja del

pH de la mayora de los lquidos biolgicos.Debido a que el pKa del grupo imidazol tiene un valor de 6, la histidina es el

nico aminocido con una capacidad reguladora importante del pH fisiolgico.

La hemoglobina es una protena buffer efectiva debido a su alta concentracin

y a sus residuos histidinas. Contribuye tambin a la efectividad el hecho de que

la desoxihemoglobina tiene grupos imidazlicos con un pKa ligeramente ms

alto que la oxihemoglobina. El CO2 producido en los tejidos entra al glbulo rojo

en donde es hidratado en una reaccin catalizada por la anhidrasa carbnica.El cido carbnico resultante se disocia rpidamente en bicarbonato y H+. Los

H+ son aceptados por la hemoglobina cuyo poder buffer evita que disminuya el

pH.


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ALTERACIONES ACIDO-BASE

Muchas patologas estn asociadas con alteraciones del equilibrio cido-base.

Teniendo en cuenta al sistema bicarbonato/C02 como principal sistema

amortiguador del pH, el estudio del estado cido base se basa en el anlisis de

los componentes de este sistema. Segn los valores de pH del plasma y el

componente del sistema buffer originalmente afectado, las alteraciones cido-

base se clasifican clsicamente en los siguientes grupos: acidosis respiratoria,

acidosis metablica, alcalosis respiratoria y alcalosis metablica. Las

condiciones clnicas caracterizadas como metablicas se relacionan con las

alteraciones en la concentracin de HC03- y las llamadas respiratorias serelacionan con perturbaciones de la pC02.

Ante una alteracin cido-base el organismo pone en marcha mecanismos

compensadores. Por ejemplo, en una acidosis metablica se estimula el centro

respiratorio el cual facilita la eliminacin del CO2. En la alcalosis metablica, la

respuesta es inversa y tiende a retener el CO2. Cuando el desequilibrio cido-

base tiene un origen respiratorio, el rin es el que produce la respuesta

compensadora, esta respuesta no es instantnea y necesita varios das. Enuna acidosis respiratoria aumenta la eliminacin de protones por orina y la

reabsorcin de bicarbonato. En una alcalosis respiratoria disminuye la

excrecin de protones y aumenta la eliminacin de bicarbonato.

Las causas de las alteraciones del equilibrio cido-base pueden superponerse

originando condiciones mixtas que complican su identificacin.

Evaluacin del estado cido-base:

Acidemia: pH sanguneo < 7,35

Alcalemia: pH sanguneo > 7,45

Acidosis y alcalosis: estados patolgicos que pueden llegar a la acidemia o

alcalemia respectivamente. En el siguiente cuadro se muestran los parmetros

de laboratorio que caracterizan una alteracin cido-base y las respuestas

compensatorias de los sistemas renales y respiratorio para corregir eldisbalance.


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Acidosis metablica

La acidosis metablica se puede detectar por una disminucin del bicarbonato

plasmtico. Las causas de la prdida de bicarbonato pueden ser:

1.- Una mayor produccin de cidos orgnicos que exceda la velocidad de

eliminacin. El bicarbonato se pierde cuando se combina con los H+. Por

ejemplo, la produccin de cuerpos cetnicos en la cetoacidosis diabtica y la

produccin de cido lctico en la acidosis lctica.

2.- Una reduccin en la excrecin de H+ como se observa en algunas

alteraciones renales.

3.- Una excesiva prdida de bicarbonato debido a una mayor excrecin renal

(disminucin de la reabsorcin renal) o a una prdida del fluido duodenal

(diarrea).

Cuando se produce alguna de estas alteraciones, la relacin bicarbonato/COz

disminuye. El descenso del pH estimula la hiperventilacin como un

mecanismo compensador respiratorio que resulta en una mayor eliminacin de

CO2Los riones responden aumentando la excrecin de protones en forma de

amonio y preservando la base con un aumento de la reabsorcin de

bicarbonato.

Acidosis respiratoria

Cualquier alteracin que disminuya la eliminacin del CO2 por los pulmonesproduce un aumento de la pCO2 y una acidosis respiratoria. Las causas

pueden ser factores que depriman el centro respiratorio a nivel del sistema

nerviosos central (traumas, drogas o infecciones) o factores que afecten al

aparato respiratorio como por ejemplo una obstruccin de las vas areas. El

aumento en la pC02 lleva a un aumento del cido carbnico que se disocia

liberando protones. La compensacin de la acidosis respiratoria se produce

inmediatamente a travs de otros sistemas buffers principalmente el sistema dela hemoglobina y otras protenas. Los riones responden, con mayor tiempo, de


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la misma manera que en una acidosis metablica aumentando la eliminacin

de amonio y la reabsorcin de bicarbonato.

Alcalosis metablica

La alcalosis se produce cuando se agrega un exceso de base al sistema o se

pierden fluidos cidos (vmitos gastrointestinales). Ante un dficit de sodio o de

potasio, la reabsorcin de bicarbonato y la excrecin de protones estn

aumentadas lo que tambin puede conducir a una alcalosis. En la alcalosis

metablica el paciente hipoventila. Si el aumento del pH es importante,

aumenta la actividad neuromuscular y se produce tetania. La causa es una

disminucin de la concentracin de calcio libre debido a un aumento de la

unin del calcio a protenas u otros aniones.

Alcalosis respiratoria

Se produce una disminucin de la pC02 como resultado de un aumento en la

velocidad de la respiracin. La excesiva prdida de CO2 desplaza el sistema

bicarbonato hacia la formacin de cido carbnico con la consiguiente

disminucin de la concentracin de protones y el aumento del pH. Tambin se

produce una disminucin de bicarbonato, lo cul atena el aumento del pH. Los

mecanismos compensadores actan a dos niveles. En primer lugar otros

sistemas buffers proveen de protones y en segundo lugar, el rin disminuye la

reabsorcin de bicarbonato.


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sem2 equilibrio ab

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