pH. Definición. Importancia, indicadores

Lic. Christiam Albornos Andrade

Instituto Superior Daniel A. Carrión

Curso: Bioquímica General

Ionización del agua

• Tiende a ionizarse: [H+] y [OH-]

• Presenta una cte de equilibrio.

• Crucial en la función celular.

• Cte de equilibrio:

H2O H+ OH- +

A + B C D +

Keq = [C] [D]

[A] [B]

PRODUCTOS

REACTIVOS

• Las constantes de equilibrio son fijas y características de cada reacción química.

• Están dadas a una determinada temperatura.

• Grado de ionización del agua (25°C) = 1 de cada 107 moléculas se encuentra ionizada.

Keq = [H+] [OH-] [H2O]

• La concentración del agua (25°C): 55.5M

• Keq se han determinado mediante medidas de conductividad electrica y se ha calculado en 1,8 x 10-16 M (25°C)

Keq = [H+] [OH-] [55.5M]

(55.5M)(Keq) = [H+] [OH-] = Kw

Producto iónico del agua

• El producto [H+] [OH-] es igual 1 x 10-14 M2

• Si las [H+] y [OH-] son iguales

(55.5M)(1.8 x 10-16 M) = [H+] [OH-] = Kw 99.9 x 10-16 M2 = [H+] [OH-] 1.0 x 10-14 M2 = [H+] [OH-] = Kw

Kw = [H+] [OH-] = [H+]2

[H+] = √Kw = √1 x 10-14 M2

[H+] = [OH-] = 10-7 M

• Ya que el producto ionico del agua es constante, siempre que la concentración de iones H+ sea mayor que 1 x 10-7 M, la concentración de OH- será menor que 1 x 10-7 M.

• Cuando la concentración de H+ es muy alta, la concentración de OH- es muy pequeña.

Problemas ilustrativos

• El producto ionico del agua permite calcular la concentración de H+, dad la concentración de OH- y viceversa; los siguientes problemas lo demuestran.

1. ¿Cuál es la concentración de H+ en una solución de NaOH 0.1 M?

Kw = [H+] [OH-] Despejando [H+] da [H+] = Kw = 1 x 10-14 M2 [OH-] 0.1 M [H+] = 10-14 M2 = 10-13 M 10-1M

2. ¿Cuál es la concentración de OH- en una solución en la que la concentración de H+ es 0.00013 M?

Kw = [H+] [OH-] Despejando [OH-] da [H+] = Kw = 1 x 10-14 M2

[H+] 0.00013 M [H+] = 1 x 10-14 M2 = 7.7 x 10-11 M 1.3 x 10-4 M

La escala de pH representa las concentraciones de H+ y OH-

• El producto ionico del agua Kw es la base de la escala de pH.

• El término pH se define mediante la expresión

• Para una solución neutra a 25°C, [H+] = 1.0 x 10-7 M.

pH = - log 1 = - log [H+] [H+]

pH = - log 1 = - log [1 x 107] = log 1.0 + log 107

[1 x 10-7] pH = 0 + 7.0 = 7.0

• Se puede medir aproximadamente el pH de una solución utilizando diversos colorantes indicadores: – Tornasol - azul violeta(uso para análisis de pH acido: rojo-

anaranjado)

– La fenolftaleína - incoloro(pH acido: incoloro, pH alcalino: rosado)

– Rojo de fenol - anaranjado (pH acido: amarillo, pH alcalino: rojo)

• Determinaciones precisas: electrodo de vidrio (pHmetro)

• pH afecta la estructura y actividad de macromoléculas biológicas. Ej. Enzimas.

Neutralización

• Reacción química que ocurre entre un acido y una base.

• Son generalmente exotérmicas.

Acidos, Bases y Amortiguadores • ¿Acido? ¿Base?

• ¿Base conjugada?

¿pH?

Tampones Biologicos

• Acido carbonico /bicarbonato (pKa=6.1)

• Fosfato (pKa = 6.8)

• Hemoglobina (pKa= 7.16)

• Aminoacidos:

– NH2 = NH3+ (pKa= 9)

– COOH = COO- (pKa= 2)

Ecuación de Henderson y Hasselbalch

• Fórmula química para calcular el pH de una solución buffer => pka (cte de disociacion de una acido)