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Questions and Answers
¿Qué representa un pH que se encuentra dos unidades por encima del pKa en una solución tampón?
¿Qué representa un pH que se encuentra dos unidades por encima del pKa en una solución tampón?
¿Cuál es la mejor relación de concentración para un sistema tampón eficaz?
¿Cuál es la mejor relación de concentración para un sistema tampón eficaz?
¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la capacidad tampón es correcta?
¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la capacidad tampón es correcta?
Si se añade una base fuerte a una solución que contiene un ácido débil, ¿qué sucederá al pH de la solución?
Si se añade una base fuerte a una solución que contiene un ácido débil, ¿qué sucederá al pH de la solución?
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¿Qué indica una solución tampón cuando el pH es igual al pKa?
¿Qué indica una solución tampón cuando el pH es igual al pKa?
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¿Cuál es la función principal de una solución tampón?
¿Cuál es la función principal de una solución tampón?
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¿Qué tipo de compuestos se combinan para formar un tampón?
¿Qué tipo de compuestos se combinan para formar un tampón?
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¿Qué ocurre cuando se añade un ácido fuerte a una solución tampón?
¿Qué ocurre cuando se añade un ácido fuerte a una solución tampón?
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¿Qué representa el pKa en una solución tampón?
¿Qué representa el pKa en una solución tampón?
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¿Cómo afecta un pKa bajo a la capacidad de un ácido para ceder protones?
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¿Qué tipos de componentes se encuentran en un tampón formado por ácido acético?
¿Qué tipos de componentes se encuentran en un tampón formado por ácido acético?
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¿Cuál es la relación entre el pH y el pKa de un ácido débil en un tampón?
¿Cuál es la relación entre el pH y el pKa de un ácido débil en un tampón?
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¿Cuál es el efecto de un ácido débil en una solución tampón en términos de protones?
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¿Qué determina el grado de disociación de un ácido o base débil a un pH específico?
¿Qué determina el grado de disociación de un ácido o base débil a un pH específico?
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¿Cuál es el rango de pH efectivo para un tampón relacionado con su pK?
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La capacidad amortiguadora de un tampón se refiere a:
La capacidad amortiguadora de un tampón se refiere a:
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Si se añaden 5 moles de OH- a 5 moles de AH, ¿qué se puede concluir?
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¿Qué representa el pK en relación a los ácidos y bases?
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La eficacia de un tampón se ve afectada por su:
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el pH y el pKa es cierta?
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La relación entre un ácido y su base conjugada se puede describir como:
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¿Qué estado del agua presenta una red estática y rígida de enlaces de hidrógeno?
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¿Cuál es la densidad del hielo a 0ºC?
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¿Qué pH se considera neutro?
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¿En qué rango se sitúa el pH fisiológico en sangre?
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¿Qué tipo de soluciones tienen un pH mayor a 7?
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¿Qué ocurre con las biomoléculas del organismo ante cambios de pH?
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¿Cómo se comporta el pH cuando la concentración de protones aumenta?
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¿Cuál es la característica del agua en estado líquido en comparación con el estado sólido?
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¿Cuál es el ángulo de enlace entre los átomos de la molécula de agua?
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¿Por qué el agua se considera una molécula polar?
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¿Qué ocurre si el agua tuviera una estructura lineal en lugar de angular?
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¿Qué determina el momento dipolar neto de la molécula de agua?
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Los enlaces O–H en el agua tienen qué tipo de características?
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¿Qué sucede con la carga neta de la molécula de agua?
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¿Qué se puede inferir sobre las interacciones de agua debido a su polaridad?
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¿Cuál es la consecuencia de la geometría angular de la molécula de agua?
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¿Cuál de las siguientes características del agua se debe a su carácter polar?
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¿Qué se forma cuando los orbitales s y p de un elemento químico se combinan?
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¿Cómo se describe la forma tridimensional de la molécula de agua?
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¿Cuál es el efecto de los pares solitarios de electrones en la molécula de agua?
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¿Qué propiedad físico-química del agua está relacionada con sus enlaces de hidrógeno?
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¿Cuál de las siguientes opciones NO es una propiedad del agua debido a su estructura molecular?
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Los orbitales híbridos permiten a los elementos químicos:
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¿Qué sucede con los enlaces covalentes en la molécula de agua?
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¿Qué indica un pKa bajo en relación con la fuerza de un ácido?
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¿Cuál es la relación entre el pH y el pK cuando la concentración de un ácido y su base conjugada son iguales?
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¿Qué ocurre con la forma ácida [HA] y la base conjugada [A-] si el pH está por debajo del pK?
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¿Cuál es la característica de los ácidos polipróticos?
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¿Cómo se relacionan el pKa y el grado de disociación de un ácido débil?
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Si el pH es superior al pK, ¿qué forma predominará?
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¿Cuál de los siguientes es un ejemplo de ácido diprótico?
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¿Qué pasa con el valor del pKa en disociaciones sucesivas de ácidos polipróticos?
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¿Cuál es la característica principal de un buen tampón de ácidos?
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En un buen tampón de ácidos, el pKa debe ser:
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¿Qué ocurre en el punto de inflexión en la curva de titulación?
¿Qué ocurre en el punto de inflexión en la curva de titulación?
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La acción amortiguadora de un tampón se debe a:
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En un buen tampón de bases, se requiere:
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¿Qué se obtiene como resultado de la titulación de un ácido débil?
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Para que un tampón sea eficaz en un sistema biológico, debe tener:
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La representación de la variación de pH en una titulación se llama:
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¿Cuál es la estructura geométrica de la molécula de agua?
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¿Qué propiedad del agua se debe a sus enlaces de hidrógeno?
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¿Qué tipo de orbitales se forman cuando los orbitales s y p de un elemento interactúan?
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¿Qué ocurre con la distancia entre los enlaces covalentes en la molécula de agua?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el carácter polar del agua es correcta?
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¿Cuál es el efecto de los pares solitarios de electrones en la molécula de agua?
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¿Qué propiedad del agua se relaciona directamente con su carácter polar y su capacidad para formar enlaces?
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¿Cómo afectan los orbitales hybridizados sp3 en la molécula de agua a los enlaces?
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Cuál es la cantidad máxima de enlaces de hidrógeno que puede formar una molécula de agua en estado sólido?
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Qué ocurre con el número promedio de enlaces de hidrógeno en la molécula de agua cuando se encuentra en estado líquido?
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Cómo se orientan las moléculas de agua para formar enlaces de hidrógeno?
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En el contexto de sus propiedades físico-químicas, qué características son condicionadas por los enlaces de hidrógeno en el agua?
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Qué tipo de estructura presenta el agua en estado líquido?
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Cuál es la ubicación principal del agua en el cuerpo humano?
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Qué se entiende por puentes de hidrógeno en el agua?
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Qué factor influye en la orientación de las moléculas de agua durante la formación de enlaces de hidrógeno?
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¿Qué sucede en una disolución cuando un ácido fuerte se disocia completamente?
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¿Cuál es el principal efecto de una base débil en una solución acuosa?
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¿Qué representa la constante de disociación (K) de un ácido o base débil?
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Las bases no necesariamente contienen grupos –OH. ¿Cuál es su principal función?
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¿Cuál de los siguientes ácidos es considerado un ácido fuerte?
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¿Qué tipo de compuesto se forma cuando un ácido se disocia en solución y pierde un protón?
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¿Qué papel juegan los pares ácido-base conjugados en las reacciones de disolución?
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¿Cómo afecta la presencia de una base fuerte al equilibrio del pH en solución?
¿Cómo afecta la presencia de una base fuerte al equilibrio del pH en solución?
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¿Qué condición debe cumplir un buen tampón de ácidos para que su componente de base conjugada sea mayor que el del ácido?
¿Qué condición debe cumplir un buen tampón de ácidos para que su componente de base conjugada sea mayor que el del ácido?
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¿Qué ocurre en el punto de inflexión de la curva de titulación ácido-base?
¿Qué ocurre en el punto de inflexión de la curva de titulación ácido-base?
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Al evaluar un tampón de bases, ¿cuál es la relación entre el pKa y el pH que debe cumplirse?
Al evaluar un tampón de bases, ¿cuál es la relación entre el pKa y el pH que debe cumplirse?
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¿Cuál es el resultado de la adición de equivalentes de un ácido fuerte a una solución tampón de ácidos?
¿Cuál es el resultado de la adición de equivalentes de un ácido fuerte a una solución tampón de ácidos?
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En un sistema tampón ideal, ¿qué se espera de la relación entre ácido débil y su base conjugada al medir el pH?
En un sistema tampón ideal, ¿qué se espera de la relación entre ácido débil y su base conjugada al medir el pH?
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Para determinar el valor de pK, ¿qué variable se observa en la curva de titulación?
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¿Qué efecto tiene un pH por encima del pKa en la forma ácida y la base conjugada?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el comportamiento de un buen tampón es correcta?
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¿Qué permite la ecuación de Henderson-Hasselbalch en relación al grado de disociación de un ácido o base débil?
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¿Cuál es la condición necesaria para que un tampón sea efectivo?
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¿Cómo se describe la capacidad amortiguadora de un sistema?
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Si se agrega un ácido débil a una solución, ¿qué se espera que ocurra con el equilibrio ácido-base?
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¿Qué se entiende por una región tampón?
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¿Qué sucede con la efectividad de un tampón si su concentración se reduce?
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¿Cuál es la relación entre la constante de disociación y el pK de un ácido débil?
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¿Cuántas moléculas de agua puede formar enlaces de hidrógeno una sola molécula en estado sólido?
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En estado líquido, ¿cuál es el promedio de uniones de enlaces de hidrógeno que puede formar una molécula de agua?
En estado líquido, ¿cuál es el promedio de uniones de enlaces de hidrógeno que puede formar una molécula de agua?
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En una molécula de agua, ¿quiénes actúan como donadores y aceptores de enlaces de hidrógeno?
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¿Cómo se describe la estructura del agua en estado líquido?
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¿Qué condición impide que una molécula de agua forme enlaces de hidrógeno más allá de cuatro?
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¿Cuál es la ubicación del mayor porcentaje de agua en nuestro organismo?
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¿Qué tipo de interacción ocurre entre el hidrógeno de una molécula de agua y el oxígeno de otra?
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Durante el proceso de formación de enlaces de hidrógeno, ¿qué función juegan los pares de electrones no compartidos del oxígeno?
Durante el proceso de formación de enlaces de hidrógeno, ¿qué función juegan los pares de electrones no compartidos del oxígeno?
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¿Cuál es la consecuencia de que el ángulo de enlace en la molécula de agua sea de 104,5º?
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Si la molécula de agua tuviera una estructura lineal, ¿cuál de las siguientes afirmaciones sería correcta?
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¿Qué característica del agua se deriva de su naturaleza polar?
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¿Cuál es la correcta relación entre la polaridad del agua y su estructura molecular?
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¿Cómo afecta la distribución de carga en el agua a su comportamiento químico?
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Respecto a la carga neta de la molécula de agua, ¿cuál afirmación es correcta?
Respecto a la carga neta de la molécula de agua, ¿cuál afirmación es correcta?
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¿Qué determina el momento dipolar neto en la molécula de agua?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta sobre la molécula de agua?
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¿Qué puede determinarse si el pH está por encima del pKa de un ácido?
¿Qué puede determinarse si el pH está por encima del pKa de un ácido?
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¿Cuál es la relación correcta entre pKa y la tendencia de un ácido a disociarse?
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¿Qué caracteriza a los ácidos polipróticos?
¿Qué caracteriza a los ácidos polipróticos?
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En una solución donde las concentraciones de ácido y base conjugada son iguales, ¿qué se puede afirmar sobre el pH?
En una solución donde las concentraciones de ácido y base conjugada son iguales, ¿qué se puede afirmar sobre el pH?
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¿Qué se deduce sobre el valor de pKa respecto al equilibrio de un ácido débil?
¿Qué se deduce sobre el valor de pKa respecto al equilibrio de un ácido débil?
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¿Cómo afecta un aumento en la concentración de protones ( ext{[H+]}) a un ácido fuerte?
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¿Qué ocurre con los pKa de un ácido poliprotico a medida que se disocian sucesivamente sus protones?
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¿Qué representa la relación entre un ácido (HA) y su forma desprotonada (A-) en términos de pKa y pH?
¿Qué representa la relación entre un ácido (HA) y su forma desprotonada (A-) en términos de pKa y pH?
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¿Qué efecto tiene un pKa alto en la capacidad de un ácido para ceder protones?
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¿Cuál de los siguientes componentes es adecuado para formar un tampón en una solución?
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¿Qué reacción se produce en un tampón al añadir un ácido fuerte?
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¿Qué implica que una solución tenga un pKa bajo?
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¿Cómo se describe la función principal de un tampón?
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¿Qué características tienen los ácidos débiles usados en soluciones tampón?
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Si se añade una base fuerte a un tampón formado por ácido acético, ¿cuál sería el resultado?
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Qué tipo de soluciones contribuyen a formar un tampón cuando se combinan?
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¿Qué indica un mayor componente de base en un tampón de ácidos en relación con su pKa y pH?
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En la curva de titulación, ¿qué representa el punto de inflexión?
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¿Cuál es la consecuencia de tener un pKa superior al pH en un tampón de bases?
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¿Qué ocurre en la acción amortiguadora de un tampón?
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¿Por qué es importante tener un buen tampón de ácidos?
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¿Qué ocurre con la concentración del ácido débil y su base conjugada cuando el pH está exactamente en el valor del pKa?
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En términos de diseño de tampones, ¿qué combinación proporciona un buen tampón de ácidos?
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Durante una valoración ácido-base, ¿qué producto se forma al final del proceso?
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¿Qué compuesto se forma cuando el CO2 se combina con agua en presencia de la anhidrasa carbónica?
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¿Qué efecto tiene la hiperventilación en el pH de la sangre?
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¿Cuál es la función principal del bicarbonato en los eritrocitos?
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¿Cómo contribuyen los riñones a la regulación del pH en el cuerpo?
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La disociación del ácido carbónico en los eritrocitos produce qué ion que afecta el transporte de oxígeno?
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¿Qué relación se establece entre el bicarbonato y el ácido carbónico en el sistema tampón?
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El bicarbonato sale del eritrocito por un antiporte con qué ion?
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Cuando hay un aumento de protones en la sangre, ¿qué proceso se activa?
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Según la ley de Henry, la solubilidad de un gas en un líquido depende de qué variable?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta sobre el ácido carbónico en términos de equilibrio?
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¿Qué sucede con la concentración de CO2 durante la compensación pulmonar?
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¿Qué sucede con el CO2 en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos (TCA)?
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¿Cuál es la principal consecuencia de un ataque de ansiedad en términos de pH?
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¿Qué porcentaje del CO2 producido difunde hacia el interior de los eritrocitos?
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¿Qué papel tiene el sistema abierto en la capacidad de tamponamiento?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta respecto a la relación entre el pH y la pKa en un buffer?
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¿Cuál es la tendencia de un ácido poliprótico al ceder protones a medida que se disocia?
¿Cuál es la tendencia de un ácido poliprótico al ceder protones a medida que se disocia?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor la primera disociación del tampón fosfato en relación con el pH fisiológico?
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¿Qué función crítica tiene el tampón fosfato dentro de las células?
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¿Por qué el tampón fosfato no es relevante como tampón sanguíneo?
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¿Cuál es la principal causa de la acidosis respiratoria aguda?
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¿Cuál de las siguientes opciones describe mejor el comportamiento del último protón en un ácido poliprótico?
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En caso de acidosis respiratoria crónica, ¿qué mecanismo compensatorio adoptan los riñones?
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¿Cuál es la relación entre la concentración del tampón fosfato y su eficacia para amortiguar cambios de pH?
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¿Qué tipo de compuestos forma parte del tampón fosfato, además de su forma libre?
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¿Qué efecto tiene la hipoventilación en el pH sanguíneo en condiciones de acidosis respiratoria?
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La alcalosis respiratoria suele ser el resultado de qué tipo de alteración respiratoria?
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¿Qué se puede inferir sobre las disociaciones de un ácido triprótico a diferentes valores de pKa?
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¿Cuál es la principal afectación en la compensación renal durante la alcalosis respiratoria?
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¿Cuál de las siguientes condiciones es más probable que provoque acidosis respiratoria crónica?
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La falta de compensación renal en la alcalosis respiratoria generalmente se relaciona con qué tipo de alteración?
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En la acidosis respiratoria crónica, ¿cuál es el efecto en los niveles de bicarbonato en el líquido extracelular?
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Cuál es la causa principal de la acidosis metabólica?
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Qué mecanismo de compensación puede resolver hasta el 75% de los trastornos de pH?
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Cuál es la función de la hipoventilación en el equilibrio ácido-base?
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Cuál es el tiempo que pueden tardar los riñones en compensar un trastorno del pH?
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Qué tipo de ácidos son excretados por los riñones para regular el pH?
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Cuál es un límite de la compensación respiratoria?
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Qué elemento es crucial para la regulación de H+ excretado en los riñones?
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Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta sobre la compensación respiratoria?
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Study Notes
Soluciones Amortiguadoras - Tampón
- Las soluciones amortiguadoras (o buffer) actúan como mecanismos que evitan las fluctuaciones de pH neutralizando la incorporación de ácidos o bases al sistema.
- Se generan a partir de la combinación de un ácido o base débil con su base conjugada o su ácido conjugado (sal).
- Ejemplos: ácido acético y acetato sódico (ácido débil y su base conjugada), o amoníaco y cloruro amónico (base débil y su ácido conjugado).
- La capacidad tampón de una solución se relaciona directamente con la concentración del ácido o base débil presente. A mayor concentración, mayor capacidad tampón.
- La eficacia del tampón se mantiene dentro de un rango de pH que está alrededor de una unidad por encima y por debajo del pK del ácido débil.
- La capacidad amortiguadora se refiere a la cantidad de ácido o base fuerte que puede neutralizar sin que el pH se desplace una unidad.
- El mejor tampón es aquel que presenta igual concentración de su forma ácida que de su forma básica, en este caso el pH es igual al pK.
- Si la concentración de la base es mayor, el tampón es más efectivo para contrarrestar la adición de ácidos.
- Si la concentración del ácido es mayor, el tampón es más efectivo para contrarrestar la adición de bases.
- La ecuación de Henderson-Hasselbalch (una transformación logarítmica de la constante de disociación del ácido) determina el grado de disociación de un ácido o base débil a un pH específico.
- Muchas moléculas importantes, como enzimas, fosfatos de los nucleótidos e intermediarios metabólicos, poseen grupos ionizables (ácidos y bases débiles) cuya ionización depende del pH del medio.
Región Tampón
- Es el rango de pH donde, incluso si se añaden pequeñas cantidades de ácido o base, no se observan grandes variaciones en el pH.
- Esta región se sitúa a una unidad de pH por encima y por debajo del pK del compuesto.
- Cada par ácido-base conjugado tiene un rango de pH característico donde actúa como tampón eficaz.
Eficacia Amortiguadora
- Un tampón es efectivo en un rango de aproximadamente una unidad de pH respecto al valor del pK del ácido débil.
- La capacidad amortiguadora aumenta con la concentración del tampón.
- Un sistema tampón más concentrado tiene mayor capacidad de neutralizar ácido o base fuerte, manteniendo un cambio limitado de pH.
Estructura y Polaridad del Agua
- El ángulo de enlace entre los átomos de hidrógeno y oxígeno en la molécula de agua es de 104.5°, lo que la convierte en una molécula polar.
- La distribución asimétrica de la carga electrónica en la molécula de agua la convierte en un dipolo permanente, aunque sin carga neta.
- Los enlaces de hidrógeno son responsables de la formación de agrupaciones oscilantes de moléculas de agua, que se encuentran en continua reorganización.
- El estado sólido del agua se caracteriza por una red estática, regular y rígida de enlaces de hidrógeno, que es menos compacta que en estado líquido.
- La densidad del hielo es menor que la del agua debido a la estructura rígida de sus enlaces de hidrógeno, que mantiene las moléculas de agua más separadas.
Propiedades Físico-Químicas del Agua
- La estructura molecular y geométrica del agua determina sus propiedades físico-químicas, incluyendo:
- Carácter polar
- Enlaces de hidrógeno
- Elevados puntos de fusión, ebullición, calor específico y tensión superficial.
Orbitales Híbridos
- En los elementos como el carbono, oxígeno y nitrógeno, los orbitales s y p se aproximan en energía, interaccionando para formar nuevos orbitales híbridos.
- Estos orbitales híbridos permiten a los elementos formar el mayor número de enlaces posible, manteniendo la máxima distancia entre ellos para minimizar las fuerzas de repulsión.
- La existencia de orbitales sp3 en el oxígeno explica la estructura tetraédrica irregular de la molécula de agua, con dos pares de electrones libres en dos vértices y dos enlaces covalentes con átomos de hidrógeno en otros dos.
pH y Equilibrio Ácido-Base
- El pH es una medida de la concentración de protones ([H+]) en una solución.
- La escala de pH:
- Solución ácida: pH < 7; [H+] > [OH-]
- Solución neutra: pH = 7; [H+] = [OH-]
- Solución básica o alcalina: pH > 7; [H+] < [OH-]
- El pH afecta las funciones de las biomoléculas, que son ácidos o bases débiles.
- El margen de pH fisiológico en líquidos corporales y reacciones biológicas se encuentra entre 6.5 y 8.
- El pH de la sangre oscila entre 7.35-7.45 y el pH intracelular entre 6.9-7.4.
Ácidos Débiles y Su Constante de Disociación (Ka)
- Un ácido débil es un ácido que no se disocia completamente en agua.
- La constante de disociación (Ka) expresa la tendencia de un ácido a disociarse.
- A mayor Ka, mayor es la tendencia a disociarse y más fuerte es el ácido.
- El pKa es el -log(Ka), y un pKa menor indica un ácido más fuerte.
- pK refleja el equilibrio entre el ácido (AH) y su base conjugada (A-), y el pH al que la mitad del ácido se ha disociado.
Tampones: La Regulación del pH
- Un tampón es una solución que resiste cambios en el pH al añadir ácidos o bases.
- Los tampones consisten de un ácido débil y su base conjugada.
- Un buen tampón de ácidos tiene un pKa inferior al pH de la solución, con una mayor concentración de la base conjugada.
- Un buen tampón de bases tiene un pKa superior al pH de la solución, con una mayor concentración de la forma ácida.
Curva de Titulación Ácido Base: Determinando el pK
- La curva de titulación representa la variación del pH de un ácido o base débil frente a los equivalentes de base o ácido añadidos.
- En la curva de titulación, el punto de inflexión corresponde al valor de pK del ácido o base débil.
- Esto representa el pH al que la concentración del ácido débil y su base conjugada se igualan.
Enlaces de Hidrógeno
- La distribución de cargas y la geometría de la molécula de agua ocasiona una atracción entre el átomo de oxígeno de una molécula de agua y el hidrógeno de otra.
- Esta atracción se denomina enlace o puente de hidrógeno.
- Los enlaces de hidrógeno son responsables de muchas de las propiedades físicas y químicas del agua.
- Las moléculas de agua se orientan de manera que los átomos de hidrógeno (donadores del enlace) se enfrenten a los pares de electrones no compartidos del oxígeno (aceptores del enlace).
- Cada molécula de agua puede formar enlaces de hidrógeno con hasta cuatro moléculas de agua vecinas (dos como aceptor y otras dos como donador).
- Este comportamiento ocurre en el hielo.
- En estado líquido, el promedio de uniones de cada molécula de agua es de 3,4.
Propiedades del Agua
- El agua tiene una estructura en mosaico, una red dinámica de moléculas unidas por puentes de hidrógeno que dura 10ps.
- El agua es polar.
- Los enlaces de hidrógeno contribuyen a:
- Elevados puntos de fusión y ebullición.
- Alto calor específico.
- Alta tensión superficial.
Orbitales Híbridos
- Cuando los orbitales s y p están próximos en su nivel de energía (como en el caso del carbono, el oxígeno o el nitrógeno), pueden interaccionar para formar orbitales híbridos.
- Los orbitales híbridos combinan caracteres de los orbitales s y p.
- La formación de orbitales híbridos permite que el elemento químico forme el mayor número de enlaces posible, manteniendo la mayor distancia entre ellos para minimizar las fuerzas de repulsión.
- Los orbitales sp3 del oxígeno dan a la molécula de agua una estructura tridimensional de un tetraedro irregular.
- Dos orbitales del oxígeno contienen pares de electrones que no forman parte de las uniones (pares solitarios) y se sitúan en dos vértices del tetraedro.
- Los electrones desapareados forman enlaces covalentes con un átomo de hidrógeno cada uno, y se localizan en los otros dos vértices.
Ácidos y Bases en el Organismo
- Los ácidos y bases se disocian en disolución acuosa.
- Los ácidos y bases fuertes se disocian completamente, mientras que los ácidos y bases débiles lo hacen parcialmente.
- Ácidos fuertes: ácido clorhídrico, sulfúrico, nítrico.
- Bases fuertes: hidróxido sódico, potásico.
- La mayoría de los ácidos y bases de los sistemas biológicos son débiles, lo que afecta la concentración de protones del medio y, por lo tanto, el pH.
- Cuando un ácido pierde un protón, se convierte en una base conjugada, que tiende a recuperarlo.
- Cuando el compuesto formado es un catión o anión, tiende a unirse con un elemento de carga opuesta formando la sal conjugada.
- Las bases no necesariamente contienen grupos –OH, pero aumentan la concentración de OH- en una solución extrayendo un protón del agua.
- Un dador de protón y su correspondiente aceptor forman un par ácido-base conjugado.
Determinación de la Fuerza de un Ácido o Base Débil
- La tendencia de un ácido a perder su protón en disolución acuosa se define por su constante de disociación o de ionización (K): Ka para la acidez, Kb para la basicidad.
- El mejor tampón es aquel que tiene igual concentración de su forma ácida que de su forma básica.
- En el cuerpo, necesitamos buenos tampones de ácidos debido a que somos generadores de H+.
- Un buen tampón de ácidos es aquel cuyo componente de base conjugada es mayor que el del ácido.
- Un buen tampón de ácidos a pH 7 tendrá un pKa inferior al valor del pH para obtener mayor componente de la base conjugada.
- Buen tampón de ácidos: aquel con mayor concentración de base, cuyo pKa es inferior a pH.
- Buen tampón de bases: aquel con mayor concentración de la forma ácida, cuyo pKa es mayor al pH.
Curva de Titulación Ácido-Base
- La curva de titulación o valoración ácido-base representa la variación de pH de un ácido o base débil frente a los equivalentes de base o ácido añadidos.
- La titulación produce sal y agua.
- La acción amortiguadora se produce cuando dos reacciones reversibles simultáneamente buscan alcanzar sus puntos de equilibrio.
- Existe un punto de inflexión en la curva, que corresponde con el valor de pK.
- El pK es el pH al que la concentración del ácido débil y su base conjugada se igualan.
- El grado de disociación de un ácido o base débil a un pH concreto viene determinado por la ecuación de Henderson-Hasselbalch (transformación logarítmica de la constante de disociación del ácido).
- Hay muchas moléculas (enzimas, fosfatos de los nucleótidos, intermediarios metabólicos, etc) que tienen grupos ionizables (ácidos y bases débiles) y que depende su grado de ionización del pH del medio.
Región Tampón
- La región tampón es un rango de pH de una solución en la cual, aunque se añadan ciertas cantidades de ácido o base, no se observan grandes variaciones de pH.
- Esta región se encuentra una unidad por encima y por debajo del pK del compuesto.
- Cada par de ácido-base conjugado tiene una zona característica de pH en la que es un tampón eficaz.
Eficacia Amortiguadora
- Un tampón es efectivo en un rango de aproximadamente 1 unidad de pH respecto al valor del pK del ácido débil.
- La capacidad amortiguadora es la cantidad de ácido o base fuerte que se puede neutralizar sufriendo un desplazamiento de pH de una unidad.
- La capacidad amortiguadora es mayor en el sistema más concentrado.
La Molécula del Agua
- El ángulo de enlace entre los átomos de hidrógeno y oxígeno en la molécula de agua es de 104.5°.
- Este ángulo de enlace hace que la molécula de agua sea polar.
- La distribución asimétrica de la carga electrónica hace que el agua sea una molécula polar o dipolo permanente sin carga neta.
- La geometría de la molécula ocasiona una atracción entre el átomo de oxígeno de una molécula de agua y el hidrógeno de otra, llamada enlace de hidrógeno.
- Los enlaces de hidrógeno son responsables de muchas propiedades físicas y químicas del agua.
- Cada molécula de agua puede formar enlaces de hidrógeno con hasta cuatro moléculas de agua vecinas.
- En estado líquido, el promedio de uniones de cada molécula de agua es de 3.4.
- El mayor porcentaje de agua de nuestro organismo se localiza en el medio intracelular.
La Disociación de Ácidos y Bases
- Cuanto más fuerte es el ácido, mayor es su tendencia a disociarse, y mayor es el valor de K.
- El grado de disociación depende de la concentración de protones del medio.
- El pKa de un ácido es igual al pH cuando la concentración de su forma protonada es igual a la de su forma desprotonada.
- El pK es el pH al que se alcanza el equilibrio entre el ácido y su base conjugada.
- A menor pH, mayor es el valor de -log[H+].
- A menor pKa, mayor es el valor de -logKa, lo que indica una mayor tendencia a disociarse, haciendo el ácido más fuerte.
- A un pH por encima del pK, predomina la base conjugada [A-], y por debajo del pK, la forma ácida [HA].
Ácidos Polipróticos
- Los ácidos que pueden perder más de un protón se llaman polipróticos.
- Las disociaciones sucesivas implican valores de pK crecientes.
- Los ácidos monopróticos ceden un solo protón.
- Los ácidos dipróticos ceden dos protones.
- Los ácidos tripróticos ceden tres protones.
Soluciones Amortiguadoras (Tampón)
- Las soluciones tampón evitan las fluctuaciones de pH, neutralizando la incorporación de ácido o base al sistema.
- Son mezclas de ácidos débiles y sus bases conjugadas, o bases débiles y sus ácidos conjugados.
- El mejor tampón es aquel que tiene igual concentración de su forma ácida que de su forma básica.
Curva de Titulación Ácido-Base
- La curva de titulación representa la variación de pH de un ácido o base débil frente a los equivalentes de base o ácido añadidos.
- El punto de inflexión en la curva corresponde con el valor de pK.
- El pK es el pH al que la concentración del ácido débil y su base conjugada se igualan.
El Tampón Acido Carbónico/Bicarbonato
- El ácido carbónico (H2CO3) se forma a partir de la combinación de CO2 y H2O.
- Esta reacción puede ser catalizada por la enzima anhidrasa carbónica.
- El ácido carbónico se disocia en ión bicarbonato (HCO3-) y H+.
- La concentración de CO2 es mucho menor que la de HCO3-.
- El bicarbonato es un importante tampón en sangre.
- El H2CO3, el HCO3- y el CO2 están en equilibrio, esto funciona por la ley de Henry (solubilidad de un gas).
El Tampón Fosfato
- El tampón fosfato es triprótico, puede liberar hasta 3 protones, con 3 constantes de disociación (Ka)
- El fosfato se encuentra en circulación pero en baja concentración, no es un tampón sanguíneo.
- Es importante en el interior de las células, donde su concentración es alta, y puede amortiguar los cambios de pH.
Equilibrio Ácido-Base
- El pH sanguíneo se regula principalmente por el tampón ácido carbónico/bicarbonato.
- Los protones se unen al bicarbonato formando ácido carbónico, que se convierte en CO2 y se libera por la respiración.
- Si aumenta la concentración de protones (acidosis), el cuerpo hiperventila para eliminar CO2 por la respiración.
- Si disminuye la concentración de protones (alcalosis), el cuerpo hipoventila para aumentar la concentración de CO2.
- Los riñones pueden ajustar el equilibrio ácido-base expulsando protones o reteniendo bicarbonato.
Compensación de Desequilibrios Ácido-Base
- La compensación respiratoria es rápida (minutos u horas) y se regula por el sistema nervioso.
- La compensación renal es más lenta (días), pero permite un ajuste más preciso del pH.
Desequilibrios Ácido-Base
- Acidosis respiratoria (aumenta la concentración de CO2): se produce por una hipoventilación alveolar (dificultad para respirar).
- Alcalosis respiratoria (disminuye la concentración de CO2): se produce por una hiperventilación (respirar demasiado rápido).
- Acidosis metabólica (disminuye la concentración de HCO3-): se produce por la producción excesiva de ácidos o la pérdida de bicarbonato.
- Alcalosis metabólica (aumenta la concentración de HCO3-): se produce por la pérdida de ácido o la introducción de álcalis en el cuerpo.
Metabolismo del CO2
- El CO2 se produce como producto de la oxidación de nutrientes en el ciclo de Krebs.
- El CO2 generado en las células pasa al plasma sanguíneo y se transporta a los pulmones.
- Parte del CO2 en sangre difunde al eritrocito, donde se combina con agua para formar ácido carbónico, catalizada por la anhidrasa carbónica.
- El ácido carbónico en los eritrocitos se disocia en bicarbonato y protones.
- Los protones se unen a la hemoglobina, desplazando oxígeno.
- El bicarbonato sale del eritrocito por un sistema de antiporte con cloro.
- El bicarbonato se acumula en sangre, funcionando como tampón.
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Description
Este cuestionario explora el concepto de soluciones amortiguadoras y su capacidad para mantener el pH estable. Aprenderás sobre la combinación de ácidos y bases débiles, así como ejemplos específicos de fuentes de tampón. Además, entenderás la relación entre la concentración y la eficacia del tampón en diversas situaciones.
