TCNICO EN ANLISIS QUMICOCENTRO DE FORMACIN TCNICASANTO TOMAS

Integrantes:- Anas Contreras C.- Yicel Rojas G.- Patricio Cortes R.- Cristian Pozo B.

Laboratorio Bioqumica

Laboratorio n 1SOLUCIONES AMORTIGUADORAS

Objetivos generales

Conocer el funcionamiento y preparacin de soluciones reguladoras. Presentar una alternativa eficaz y sencilla de disear soluciones Amortiguadoras de pH. Prctica en los ejercicios tradicionales de pH, no solo para la fabricacin de Buffers, ya que estos, tambin son de gran utilidad en casos en los que es imposible emplear la simple ecuacin de equilibrio, debido a la presencia de equilibrios simultaneaos con especies compatibles de la misma familia.

Objetivos Especficos

Entregar el conocimiento sobre la estructuracin, la articulacin y la correcta elaboracin de soluciones amortiguadoras de pH, empleando, a su vez, una visin sistemtica del equilibrio inico sobre soluciones acuosas. Determinar la capacidad reguladora de una solucin tampn. Alentar y beneficiar la concentracin en la prctica como mtodo de validacin y de confirmacin de los resultados en el Laboratorio. Habituar al estudiante en la calibracin y la utilizacin de los diferentes equipos y dispositivos de anlisis.

Mtodo.

Volumtrico pH- metro

Materiales. Pipetas volumtricas Vaso de precipitado Matraz aforado de 100 y 250 mL Medidor de pH-metro Bureta de 50 mL Piseta Agitador de vidrio Soporte Universal Pinza para bureta Mechero

Reactivos.

KH2PO4 HPO4 -2 NaOH Agua destilada

Marco terico. Un tampn, buffer, solucin amortiguadora o solucin reguladora es la mezcla en concentraciones relativamente elevadas de un cido dbil y su base conjugada, es decir, sales hidrolticamente activas. Tienen la propiedad de mantener estable el pH de una disolucin frente a la adicin de cantidades relativamente pequeas de cidos o bases fuertes. Este hecho es de vital importancia, ya que meramente con un leve cambio en la concentracin de hidrogeniones en la clula se puede producir un paro en la actividad de las enzimas. Se puede entender esta propiedad como consecuencia del efecto ion comn y las diferentes constantes de acidez o basicidad: una pequea cantidad de cido o base desplaza levemente el equilibrio cido-base dbil, lo cual tiene una consecuencia menor sobre el pH. Cada sistema buffer tiene su propio rango efectivo de pH, el cual depender de la constante de equilibrio del cido o base empleado. Son importantes en el laboratorio y en la industria, y tambin en la qumica de la vida. Tampones tpicos son el par amonaco-catin amonio, cido actico-anin acetato, anin carbonato-anin bicarbonato, cido ctrico-anin citrato o alguno de los pares en la disociacin del cido fosfrico.Clculo del pH de disoluciones tampnFrecuentemente se utiliza la ecuacin de Henderson-Hasselbalch para el clculo del pH en soluciones reguladoras. Sin embargo, debe aclararse que esta ecuacin no es aplicable en todos los casos, ya que para su deduccin se realiza una serie de suposiciones. Esta ecuacin suele proporcionar resultados incorrectos cuando las concentraciones del cido y su base conjugada (o de la base y su cido conjugado) son bajas. Para el clculo del pH, se debe saber el pKa del cido y la relacin entre la concentracin de sal y cido, como se observa a continuacin pH = pKa + log [B] / [A]En donde:B = forma bsica.A = cidapKa de un cido dbil se obtiene a partir de su constante de acidez (Ka) y es especfico para cada cido.

Sistemas tampn fisiolgicosNiveles de pH en el cuerpo humano Muchas biomolculas no actan a un determinado valor de pH y solo toleran fluctuaciones mnimas en el pH. Dado el bajo grado de ionizacin del agua (H2O), cuando aadimos en sta una pequea cantidad de cido o de base, el pH vara en mucha cantidad, llegando a niveles de pH en los cuales las biomolculas no podran cumplir sus funciones. Por esta razn los lquidos fisiolgicos contienen tampones que, a diferencia del agua, mantienen el pH constante. Los tampones mantienen la cantidad de cidos y de bases en equilibrio en un determinado pH en el cual la actividad biolgica de las protenas, hormonas, enzimas, bombas de iones... sea ptima. En humanos, los valores compatibles con el mantenimiento de funciones vitales son de pH entre 6,8 y 7,8; siendo el intervalo de 7,35 a 7,45 el de normalidad. En concreto, podemos decir que cada lquido fisiolgico tiene un nivel caracterstico normal de pH:

Sangre arterial: pH= 7,4Sangre venosa: pH= 7,35Lquido intersticial: pH= 7,35Lquido intracelular: pH= 6 - 7,4Orina: pH= 4,5 - 8HCl gstrico: pH= 0,8

Sistemas tampn en el organismoExisten tampones de gran importancia en el organismo:Inorgnicos: Tampn bicarbonato: CO2+ H2OH2CO3HCO3- + H+ Tampn fosftico: H2PO4-HPO42-+ H+Orgnicos: Tampn hemoglobina: HHbO2HbO2-/ HbHHb-+ H+

Aminocidos y protenas Tampn bicarbonato El tampn bicarbonato est compuesto por cido carbnico (H2CO3) y bicarbonato (HCO3-) y el valor de su pKa es de 6,1. Es el tampn ms importante de la sangre (pH=7,4), representa el 75 % de la capacidad buffer total de la sangre. Tambin est presente en el lquido intersticial. Es un tampn muy eficaz porque la relacin HCO3-/ H2CO3 es muy alta, lo que supone una alta capacidad para amortiguar los cidos. Supone una ventaja el hecho que se trata de un sistema abierto ya que el CO2 puede ser eliminado en la respiracin muy rpidamente, los H+ se pueden eliminar por va renal y el HCO3- puede reemplazarse en la orina. En realidad, este tampn est compuesto por dos equilibrios, pues el cido carbnico forma CO2, generando una molcula de H2O. Cuando el pH disminuye, el bicarbonato toma los protones libres. As, el equilibrio se desplaza hacia el H2CO3, que a su vez, mediante la reaccin catalizada por la anhidrasa carbnica (glbulos rojos), cede una molcula de H2O y se convierte en CO2, el cual se elimina a travs de los pulmones. Por el contrario, si el pH de la sangre aumenta, se forma HCO3- a partir de H2CO3, lo que conduce a mayor captacin de CO2. Las concentraciones de HCO3- y de H+ tambin se pueden controlar por mecanismos fisiolgicos a nivel renal. El rin puede eliminar protones unindolos a amonacos o fosfatos y mantiene la concentracin de bicarbonato mediante reabsorcin o regeneracin del mismo.As, es importante tener en cuenta que el cuerpo necesita ms bicarbonato que no cido carbnico porque el metabolismo produce ms cidos que bases. Tampn fosfato El tampn fosfato est compuesto por el hidrgeno fosfato (HPO42) y el dihidrgeno fosfato (H2PO4-). Acta en el plasma y el lquido intersticial. Este tampn tiene un pKa de 6,8, el cual est mucho ms cerca del pH plasmtico. Esto significara que este tampn tendra que ser ms til que el anterior, pero no es as ya que se encuentra en concentraciones menores en sangre y la eliminacin del fosfato es mucho ms lenta, por va renal.A pH fisiolgico de 7,4, la relacin HPO42/ H2PO4- es igual a 4. As, se trata de un sistema eficaz para amortiguar cidos. Como hemos dicho, a nivel sanguneo, el tampn bicarbonato resulta ms til que el tampn fosfato ya que este ltimo se encuentra en concentraciones bajas. Ahora bien, a nivel intracelular, el tampn fosfato tiene concentraciones elevadas y es ms eficiente.

Aminocidos y protenas Los aminocidos tienen carcter anftero, es decir, pueden ceder protones y tambin captarlos. Esto es as gracias a dos de los radicales comunes en todos los aminocidos: el grupo NH2 y el grupo COOH. Estos radicales, al estar en contacto con el agua, se presentan ionizados o protonados; actuando los dos como donantes o aceptores de protones. En el punto isoelctrico de los aminocidos sin cadena radical cida o bsica se encuentra a medio camino entre el pKa del grupo amino y el pKa del grupo carboxil. Y encontramos el aminocido en su forma zwitterin, ambos grupos funcionales ionizados: NH3+ y COO-. El punto isoelctrico de los aminocidos con cadenas protonables es diferente ya que existe un tercer pka, que corresponde al valor de pH en el cual el protn de la cadena lateral se disocia. As, vemos como esta capacidad para captar y ceder protones convierte a las protenas y aminocidos en amortiguadores del pH, actuando como cidos si estn protonados, o como bases, si no lo estn. Muchas protenas tienen grupos protonables en la cadena radical variable, as cada protena o aminocido tiene su punto isoelctrico y sus pKa caractersticos para cada grupo protonable del radical variable.

Procedimiento. Preparacin de solucin reguladora. 1. En base a los siguientes equilibrios cido-base determine que sistema cido dbil base conjugada considerara para preparar una solucin amortiguadora que presente un pH aproximado de 7,40.

2. Calcular la razn [base conjugada]/[cido dbil] empleando la ecuacin de Henderson Hasselbalch. Calcular la cantidad de base conjugada necesarios para preparar 200 mL de buffer. 3. Chequear resultados con el profesor. 4. Preparar solucin amortiguadora.

Determinacin de capacidad amortiguadora 1. Calibrar pH-metro. Seguir instrucciones del profesor para calibrar y limpiar pH-metro.

2. Medir pH de solucin amortiguadora preparada.

3. Llenar una bureta de 50 mL con solucin amortiguadora y otra bureta de 50 mL con solucin estandarizada de NaOH ( 0,1 M)

4. Transferir 50 mL de solucin amortiguadora en un vaso de precipitado de 250 mL.

5. Adicionar alcuotas de solucin de NaOH (10 mL) a la solucin reguladora. Despus de cada adicin, anotar el volumen de NaOH adicionado y el pH de la solucin. Completar Tabla I.

6. Continuar hasta adicionar 100 mL de solucin de NaOH.

7. Graficar pH versus moles de NaOH adicionados.

8. Calcular el pH terico de cada solucin empleando la ecuacin de Henderson Hasselbalch, y compararlos con los valores experimentales.

Clculos.

Molaridad:

M = m PM x V(L)

Masa:

m = M x PM x V(L)

Milimoles:

m = M x V(mL) PM

pH:

pH = pKa + log [forma bsica] [forma cida] pKa:

pKa = - log Ka

Desarrollo:

Tabla de Datos para preparacin del tampn:FORMAMASA (g)PESO MOLECULAR (g/mol)VOLUMEN (mL)MOLARIDADMILIMOLES

H2PO4-4.0826136.011000.3030

HPO4-26.5517141.961000.4646

OH-2.000040.002000.2020

NOTA: Se observa que las molaridades de las sales del tampn estn dadas a un volumen de 100 mL. Al mezclar la totalidad de las soluciones, dichas molaridades se ven reducidas a de las iniciales.

Tabla de Datos para la valoracin volumtrica:MILIMOLES DE FORMA CIDAMILIMOLES DE FORMA BSICAMILIMOLES DE BASE ADICIONADOS

34.60

25.61

16.62

07.63

7.603

6.614

NOTA: Milimoles tomados de una alcuota de 20 mL del tampn, ms una adicin de 5 mL de hidrxido.Datos obtenidos a partir del equilibrio propuesto a continuacin.

OH-H2PO4- HPO4-2 + H+

Tabla de Datos para los valores de pH:N DE ADICIONESVALOR DE PH EXPERIMENTALVALOR DE PH TERICO% DE ERROR

07.427.420.00

17.597.660.91

27.948.031.12

38.999.767.88

410.6711.527.37

511.0611.876.82

611.2412.137.34

NOTA: Los valores tericos fueron obtenidos en base a los milimoles calculados para cada adicin de base.Grficos:

NOTA: El grfico muestra la primera zona de tamponamiento entre los pH 7.42 y 7.94, adems se aprecia el primer punto de neutralizacin a pH 8.99, por sobre el cual aparece la formacin de la segunda zona de tamponamiento, especficamente, desde el pH 10.67.

Discusin:Durante la realizacin de la experiencia se ha encontrado una serie de factores que pueden afectar la precisin y exactitud de las mediciones realizadas, tales como temperatura, concentracin, calibracin de equipos, entre otros. Por los que, las variaciones presentan errores que, durante el primer equilibrio no reflejan ser de gran magnitud, mientras que, en el punto final del primer equilibrio y durante el segundo equilibrio, se observan errores aleatorios que no son de gran magnitud, aunque si son mayores que en el primer equilibrio.

Conclusin:A raz de lo realizado en el laboratorio, y en base a lo expuesto en las discusiones, es posible asumir fallas en la realizacin de la experiencia, lo que otorga valores con variaciones considerables, aunque estos se encuentran en un rango aceptable. Para poder corregir estas desviaciones se hace necesario una repeticin de las mediciones en forma de triplicado, para as, optar a realizar un trabajo estadstico de datos.En cuanto a los objetivos planteados, se puede asegurar un cumplimiento a cada uno de ellos, aunque las variaciones obtenidas, desvan la observacin ocasionando dudas, al momento de ser capaces de discutir y comprender por qu estos fluctuaron de los reales, asevera dicho cumplimiento.Al elaborar la solucin tampn, se observa que la relacin del valor obtenido mediante pH-metro versus el valor terico, no presentan variaciones, a lo que se concluye una elaboracin eficaz de dicha solucin.La calibracin del pH-metro realizada, afirma que los valores obtenidos son muy cercanos a los reales, es por esto que, se han logrado comprender y aplicar las tcnicas para calibraciones de este tipo de equipamiento. Pese a que existe una incertidumbre en cuanto a la exactitud de los patrones utilizados, adems de que las calibraciones fueron efectuadas sin determinar temperatura, por lo que el rango de incertidumbre es an mayor.En resumen, se puede aseverar que la realizacin de la experiencia de laboratorio realizada ha cumplido con cada uno de los objetivos planteados, adems de contribuir de manera imperante a la formacin del alumnado en cuanto al desarrollo de habilidades analticas, de precisin y exactitud en las tcnicas de laboratorio, adems de la incorporacin de los conocimientos aprendidos con antelacin a la asignatura, para la correcta elaboracin de la prctica.

Introduccin. Las soluciones amortiguadoras juegan un papel importantsimo en la formacin y mantenimiento de la vida, ya que estos estn presentes en casi todos los procesos biolgicos, tales como los tampones hemoglobina, los tampones fosfatos, carbonatos, etc. La mayora de los procesos biolgicos son dependientes del pH, por lo que se hace imperante mantener este factor lo ms constante posible frente a las variaciones producidas por el ambiente en el cual se desarrollan dichos procesos. Los tampones son sistemas acuosos que tienden a resistir cambios en su pH, cuando se aaden pequeas cantidades de cido (H+) o base (OH-). Lo que contribuye a cada proceso biolgico, debido a que el agua es el solvente universal, por eleccin, y que cada forma de vida existente en el planeta est constituido principalmente por este compuesto. El tamponamiento es el resultado de dos equilibrios de reacciones reversibles que tienen lugar en una solucin de concentraciones casi iguales de donador de protones y de su aceptor de protones conjugado. Es decir, las soluciones tampones o amortiguadoras se encuentran formadas por una mezcla en relaciones conocidas de un cido o base dbil con su sal conjugada respectiva.

Bibliografa.Lehninger Principios de Bioqumica, Tercera edicin, David L. Nelson - Michael M. Cox, ao 2000.pginas 95, 96, 97, 98, 99, 101,102, 103.