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SOLUCIONES TAMPONES Y SISTEMAS TAMPONES BIOLOGICOS (AMORTIGUADORES)
1.- TAMPONES o amortiguadores: Los tampones son sistemas acuosos que tienden a resistir cambios en su pH cuando se añaden pequeñas cantidades de ácido o base. Un sistema tampón consiste en un ácido débil (el dador de protones) y su base conjugada (al aceptor de protones). por ejemplo, una mezcla de igual concentración de ácido acético y de ion acetato , Tal como la que se encuentra en el punto medio de la curva de titulación de la imagen que se observa que es un sistema tampón El tamponamiento es el resultado de dos equilibrios de reacciones reversibles que tienen lugar en una disolución con concentraciones casi iguales del dador de protones y de su aceptor de protones conjugado. En esa imagen podemos observar que la curva de titulación del ácido acético tiene una zona relativamente plana que se extiende alrededor de una unidad de pH a cada lado del punto medio de PH, 4.76. dentro de esta zona una cierta cantidad de H+(protones) o OH(radical hidroxilo) + añadida al sistema tiene un efecto mucho menor sobre el pH que la misma cantidad añadida fuera de ella. Es relativamente plana ya que es la región de taponamiento del par ácido acetato. En el punto medio de la región de tamponamiento, donde la concentración del dador de protones (ácido acético) es exactamente igual a la del aceptor de protones (acetato), el poder tamponante del sistema es máximo; por eso se produce el menor cambio de pH cuando se adiciona un OH ( radical hidroxilo ).+ o H+( protón ) El tamponamiento es el resultado de dos equilibrio de reacciones reversibles que tienen lugar en una disolución con concentraciones casi iguales del dador de protones y de su aceptor de protones conjugado.
en la imagen de abajo podemos ver como funciona el sistema tampón. Siempre que se añade H+( protón ) u OH- ( radical hidroxilo ) a un tampón, el resultado va a ser un pequeño cambio en el cociente de las concentraciones relativas del ácido débil y de un anión y por tanto un pequeño cambio de pH. Es por eso que Cada par ácido-base conjugado tiene una zona característica de ph en la que es un tampón eficaz
La ecuación de Henderson-Hasselbalch
Esta ecuación Es importante ya que describe el comportamiento de ácidos débiles y tampones Las curvas de titulación del ácido acético, H2PO4- (dihidrógeno fosfato) y NH4+ ( amonio) Tienen formas casi idénticas, lo que sugiere que reflejan una ley o relación fundamental. Este es, efectivamente, el caso. La forma de la curva de titulación de cualquier ácido débil está expresada por la ecuación de Hernderson Hasselbalch, que es importante para comprender la acción de los tampones y el equilibrio ácido-base en la sangre y tejidos de los vertebrados. A qui veremos como se deriva esta ecuación de Henderson hasebalch Ya que un acido débil se ioniza de la siguiente manera como observamos en la primera formula Luego la constante de equilibrio para esta disociación es la segunda formula Luego vemos el resultado de la multiplicación cruzada que se representa por las variables que se pueden obvervar Asimismo se divide ambos lados por (A-) como observamos por la formula numero 4 Luego tomando el logaritmo a ambos lados y multiplicando por menos 1 como se puede observar queda en la formula numero 6 DESPUES Sustituyendo pH y pKa por –log[H+] (PRTON )y –logKa, respectivamente; entonces QUEDARIA LA PENULTIMA FORMULA COMO OBSERVAMOS EN EL NUMERO 7 Y POR ULTIMO La inversión del último término elimina el signo menos y proporciona la ecuación de Henderson-Hasselbalch ESTA ECUACION tiene gran valor predictivo en equilibrios protónicos 3- Soluciones de ácidos débiles y sus sales. Cambios de pH en el tampón Las soluciones de ácidos o bases débiles y sus conjugados exhiben amortiguación, la capacidad de resistir un cambio en el pH después de la adición de un ácido o una base fuerte. Muchas reacciones metabólicas se acompañan de la liberación o captación de protones. El metabolismo oxidativo produce CO2, (dióxido de carbono) el anhídrido del ácido carbónico, que si no se amortigua produciría acidosis grave. El mantenimiento biológico de un pH
En este caso, el acido (la especie que libera un protón) es H2PO4 (DIHIDROGENO FOSFATO) y la base conjugada (la especie que ha perdido un protón) es HPO4 (HIDROGENO FOSFATO). Sustituyendo con las concentraciones dadas de acido y base conjugada y con el valor del Pka 86,86). NOS QUEDARIA COMO OBSERVAMOS EN LA SEGUNDA FORMULA LUEGO Podemos comprobar de modo cualitativo si esta respuesta es correcta. Si hay una mayor cantidad de base conjugada presente que de ácido, la titulación del acido esta por encima del 50 % y el ph esta por encima del Pka (6,86) punto en el cual el acido esta titulado al 50%.
F OSFATO MONOSODICO
FOSFATO DE DISODIO?
- CONCEPTO DE TAMPON
- La ecuación de Henderson-Hasselbalch describe el comportamiento de ácidos débiles y tampones
- Soluciones de ácidos débiles y sus sales. Cambios de pH en el tampón
- Tamponamiento contra cambios de pH en los sistemas biológicos
- Ácidos o bases débiles tampona células y tejidos contra cambios de PH
- Ejemplo práctico sobre tampones fosfato
Los amortiguadores son soluciones que minimizan un cambio en la[H+] (es decir, en el pH) al añadir un ácido o una base. Una disolución amortiguadora que contenga un ácido débil o una base débil y un ion de carga contraria tiene una capacidad de amortiguación máxima a su pKa, es decir, cuando las formas ácidas y básicas están presentes a la misma concentración. La forma ácida protonada reacciona con la base añadida y la forma básica no protonada neutraliza el ácido añadido. MAYNES Los tampones resisten un cambio en el pH cuando se producen o consumen protones. La capacidad máxima de amortiguación ocurre a ± 1 unidades de pH a ambos lados de pKa. Los amortiguadores fisiológicos incluyen bicarbonato, ortofosfato y proteínas. HARPER
Los tampones son sistemas acuosos que tienden a resistir cambios en su pH cuando se añaden pequeñas cantidades de ácido o base. Un sistema tampón consiste en un ácido débil (el dador de protones) y su base conjugada (al aceptor de protones). por ejemplo, una mezcla de igual concentración de ácido acético y de ion acetato. El tamponamiento es el resultado de dos equilibrio de reacciones reversibles que tienen lugar en una disolución con concentraciones casi iguales del dador de protones y de su aceptor de protones conjugado. leninger Los tampones son sistemas acuosos que tienden a resistir cambios en su pH cuando se añaden pequeñas cantidades de ácido o base. Un sistema tampón consiste en un ácido débil (el dador de protones) y su base conjugada (al aceptor de protones). por ejemplo, una mezcla de igual concentración de ácido acético y de ion acetato, Tal como la que se encuentra en el punto medio de la curva de titulación---------es un sistema tampón. Observe que la curva de titulación del ácido acético tiene una zona relativamente plana que se extiende alrededor de una unidad de pH a cada lado del punto medio de PH, 4.76. dentro de esta zona una cierta cantidad de H+ o OH+ añadida al sistema tiene un efecto mucho menor sobre el pH que la misma cantidad añadida fuera de ella. Está relativamente plana es la región de taponamiento del par ácido acetato. En el punto medio de la región de tamponamiento, donde la concentración del dador de protones (ácido acético) es exactamente igual a la del aceptor de protones (acetato), el poder tamponante del sistema es máximo; por eso se produce el menor cambio de pH cuando se adiciona OH+ o H+. El pH del sistema tampón del acetato cambia ligeramente cuando se adiciona una pequeña cantidad de OH+- o de H+, pero este cambio es muy pequeño si lo comparamos con el cambio de pH que se produciría si se añadiese la misma cantidad de OH+ o H+ al agua pura o a una disolución de la sal de un ácido fuerte y una base fuerte, tal como el NaCl, que no tiene capacidad tamponante. El tamponamiento es el resultado de dos equilibrio de reacciones reversibles que tienen lugar en una disolución con concentraciones casi iguales del dador de protones y de su aceptor de protones conjugado. La figura 2- 19 Explica de qué modo funciona el sistema tampón. Siempre que se añade H+ u OH- a un tampón, el resultado es un pequeño cambio en el cociente de las concentraciones relativas del ácido débil y de un anión y por tanto un pequeño cambio de pH. El descenso en la concentración de un componente del sistema se equilibra exactamente por un incremento del otro punto. La suma de los componentes del sistema no varía, sólo varía su proporción. Cada par ácido-base conjugado tiene una zona característica de ph en la que es un tampón eficaz 2.- La ecuación de Henderson-Hasselbalch leninger Es importante porque relaciona el ph, pk4 y concentración de tampon Las curvas de titulación del ácido acético, H2PO4- y NH4+ Tienen formas casi idénticas, lo que sugiere que reflejan una ley o relación fundamental. Este es, efectivamente, el caso. La forma de la curva de titulación de cualquier ácido débil está expresada por la ecuación de Hernderson
juegan ningún papel. Las enzimas que catalizan las reacciones celulares, y muchas de las moléculas sobre las que actúan, contienen grupos ionizables con valores pKa característicos. Los grupos amino y carboxilo protonados de los aminoácidos y el grupo fosfato de los nucleótidos, por ejemplo, cómo funcionan como ácidos débiles; su estado iónico dependen del pH del medio que los rodea. (Cuando un grupo ionizable se haya secuestrado dentro de una proteína, lejos del disolvente acuoso, su pKa, o pK aparente, Puede ser sensiblemente diferente de su pKa en agua).Tal como hemos señalado anteriormente, las interacciones iónicas se cuentan entre las fuerzas que estabilizan una molécula de proteína y permiten que un enzima reconozca y se una a su sustrato. Las células y los organismos mantienen un pH citosólico específico y constante, normalmente cerca de pH 7, que mantiene las biomoléculas en su estado iónico óptimo. En los organismos multicelulares, el pH de los fluidos extracelulares también se mantiene estrechamente regulado. El pH se mantiene constante principalmente gracias a los tampones biológicos, que son mezclas de ácidos débiles y de sustancias conjugadas. LENIGER 5- Ácidos o bases débiles tamponan células y tejidos contra cambios de PH leninger Los fluidos intracelulares y extracelulares de los organismos multicelulares poseen un pH característico y prácticamente constante. Los sistemas tampón proporcionan la primera línea de defensa del organismo contra los cambios del pH interno. El citoplasma de la mayoría de células mantiene elevadas concentraciones de proteínas las cuales contienen muchos aminoácidos con grupos funcionales que son ácidos débiles o bases débiles .por ejemplo, la cadena lateral de la histidina (figura 2, 20 ) tiene un pKa de 6,0 Y puede por tanto existir tanto en la forma protonada como en la no protonada a pH cercano a la neutralidad. Las proteínas qué contienen residuos de histidina pueden por tanto tamponar de manera eficiente a pH cercano a la neutralidad. Ionización de la histidina. El aminoácido histidina componente de las proteínas, ácido débil. El pka del Nitrógeno protonado me la cadena lateral es 6,0. 6- Ejemplo práctico sobre tampones fosfato
Concepto DE TAMPONES O AMORTIGUADORES Los amortiguadores son soluciones que minimizan un cambio en la [H+ ] (es decir, en el pH) al añadir un ácido o una base. Una disolución amortiguadora que contenga un ácido débil o una base débil y un ion de carga contraria tiene una capacidad de amortiguación máxima a su pKa , es decir, cuando las formas ácidas y básicas están presentes a la misma concentración. La forma ácida protonada reacciona con la base añadida y la forma básica no protonada neutraliza el ácido añadido, como se muestra a continuación para un compuesto amino: Titulación de un aminoácido. La curva muestra el número de equivalentes de NaOH consumidos por la alanina cuando se titula la solución desde pH 0 a pH 12. La alanina contiene dos grupos ionizables: un grupo α-carboxilo y un grupo αamino. A medida que se añade NaOH, se titulan estos dos grupos. El pKa del grupo α-COOH es 2,4, mientras que el del grupo α-NH3 + es 9,8. A un pH muy bajo, la especie iónica predominante de la alanina es la forma catiónica completamente protonada:
