agua y pH (bioquimica)

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Agua y pH
Bachilleres:
Guarín Génesis
Gudiño Klaimery
Guerra Rosa
Profesor:
Carlos Pérez
República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular Para la Educación Universitaria
Universidad de Carabobo
Facultad de Ciencias de la Salud
Escuela de Medicina “Dr. Witremundo Torrealba”
Departamento de Fisiología y Bioquímica
Marzo 2020
CONTENIDO:
Enlaces químicos
Propiedades fisicoquímicas del agua
Distribución de los electrones en la molécula de agua
Propiedades disolventes del agua
Agua
1
2
3
4
5
Ionización del agua
Producto iónico del agua 
 pH
Importancia del mantenimiento del pH
Teoría de Bronsted y Lowry para ácidos y bases
6
7
8
9
10
Análisis de la curva de valoración
Curvas de valoración
11
12
pKa
13
 Ecuación de Henderson - Hasselbach
14
15
 Amortiguadores: mecanismo de acción
Sistema amortiguador
16
¿Qué es?
Componente químico predominante en los seres vivos
 Agua
1
Gran reaccionabilidad
Propiedades poco frecuentes
Diferencian
Tanto física como químicamente
Mayoría
Líquidos corrientes
Principios de la Bioquímica Lehinger. 2da Edición. 
Covalentes
No covalentes
 Enlaces químicos
2
Interacción entre 2 o mas átomos
 Enlaces químicos
2
Covalentes
¿Porque?
Enlaces iónicos
Puentes de hidrogeno
Interacciones hidrofóbicas
Interacciones de Van der Waals
 Enlaces químicos
2
No covalentes
Enlaces iónicos
 Enlaces químicos
2
No covalentes
Cloro
Sodio
Puentes de hidrogeno
 Enlaces químicos
2
No covalentes
Interacciones hidrofóbicas
 Enlaces químicos
2
No covalentes
H2O
Interacciones de Van der Waals
 Enlaces químicos
2
No covalentes
COMPUESTOS QUE YA ESTAN ESTABLES PERO QUE EN UN MOMENTO PUNTUAL SE CONVIERTEN EN DIPOLOS ELECTRICOS
Punto de fusión
Punto de ebullición
Capacidad calórica
Constante dieléctrica
Tensión superficial
 Propiedades fisicoquímicas
3
Calor de vaporización
Indican
fuerzas de atracción 
cohesión interna 
relativamente elevadas
Principios de la Bioquímica Lehinger. 2da Edición. 
 Distribución de los electrones en
 una molécula de agua
4
CARÁCTER TETRAEDRICO
Porque aparecen 4 lados 
2 lados: (+)
2 lados: carga (-)
Dipolo eléctrico
Bioquímica Mathews. 4ta Edición. 
 Propiedades disolventes del agua
5
Tendencia a formar puentes de hidrogeno
Dipolo eléctrico
Moléculas hidrófilas
Moléculas hidrófobas
Moléculas anfipáticas
Bioquímica Mathews. 4ta Edición. 
Moléculas hidrófilas
Grupos capaces de formar: 
1. Puentes de hidrogeno
OH
-
H
+
crear +
Pero no solo ellos
NaCl
enlaces iónicos
¿?
naturaleza dipolar 
Bioquímica Mathews. 4ta Edición. 
Moléculas hidrófobas:
No son polares
No son iónicos 
No pueden formar enlaces de hidrogeno
forman una red regular
estructuras de coltrato 
Bioquímica Mathews. 4ta Edición. 
Moléculas anfipáticas:
Particular
tiene características 
Bioquímica Mathews. 4ta Edición. 
 Teoría de Bronsted y Lowry para ácidos
 y bases
6
Ácido
Base
Dador de protones
Aceptor de protones
CH3COOH
CH3COO
-
H
+
Par ácido-básico conjugado
Acido acético
Acetato
Principios de la Bioquímica Lehinger. 2da Edición. 
Ácido o base fuerte
Ácido o base débil
Son aquellos ácidos con capacidad de donar y separarse totalmente. Como el ácido clorhídrico.
Son aquellos que se disocian parcialmente, que son reversibles. 
Principios de la Bioquímica Lehinger. 2da Edición. 
 Ionización del agua
7
H2O
H
+
H2O
Suponiendo que la energía interna de cada molécula sea favorable 
OH
-
H
+
ACIDA
BASICA
Principios de la Bioquímica Lehinger. 2da Edición. 
 Producto iónico del agua 
8
H2O
H
+
OH
-
Keq = [H+] [OH-]
 [H2O]
La disolución iónica del agua es un proceso de equilibrio
Principios de la Bioquímica Lehinger. 2da Edición. 
Keq= ¿?
1000gr/18gr/mol
gr de agua en 1 litro/el peso molecular
55,6 mol
Keq [H2O]= [H+] [OH-]
Principios de la Bioquímica Lehinger. 2da Edición. 
Kw = [H+] [OH-]
Base para la escala del pH
En una disolución neutra a 25ºc: 
[H+]=[OH-] = 1,0x10 M
 1,0x10 M
-7
-14
Principios de la Bioquímica Lehinger. 2da Edición. 
 Escala del pH
9
Medio de designar la concentración real de iones H+ en cualquier disolución acuosa en el intervalo de acidez entre las concentraciones de 1.0 M H+ y de 1.0 M OH- 
1909 por 
Søren Sørensen
1,0x10 
-7
H
+
Principios de la Bioquímica Lehinger. 2da Edición. 
pH= log_____1_____= 7,0
 1,0x10 
-7
Este valor, para el pH de una disolución exactamente neutra no es una cifra escogida arbitrariamente, esta deriva del valor absoluto del producto iónico del agua a 25ºC.
Principios de la Bioquímica Lehinger. 2da Edición. 
pH= -log [H+]
pOH= -log [OH-]
14= pH + pOH
Principios de la Bioquímica Lehinger. 2da Edición. 
Determinar el pH de una solución
[H+]= 2,54x10 mol/l
pH= ?
-3
pH= -log [H+]
pH= -Log (2,54x10 mol/l)
-3
pH= 2,60 mol/l
pH= 2,60 mol/l
¿Ácido o básico?
Determinar el pOH de una solución
pOH= -log [OH-]
[OH-]= 4,4x10 mol/l
pOH= ?
-9
pOH= -Log (4,4x10 mol/l)
-9
pOH= 8,35 mol/l
Determine el pH de una solución en la cual: 
[OH-]= 2,8x10 mol/l
pH= ?
-8
pOH= -Log (2,8x10 mol/l)
-8
pOH= 7,55 mol/l
14= pH + pOH
pOH= 7,55 mol/l
pH= pOH - 14
pH= 7,55 - 14
6,45 mol/l
¿Ácido o básico?
pH= 6,45 mol/l
 Importancia del mantenimiento del pH
10
Sangre: 
7,4
Jugos gástricos: 
1,2 – 3,0
Liquido cefalorraquídeo: 
7,8 – 8,0
Humor acuoso: 
7,5 – 7,6
Orina normal: 
5,8
pH alto: infección bacteriana
pH inferior a 5,55: formación de piedras en el riñón
Principios de la Bioquímica Lehinger. 2da Edición. 
ÁCIDOS Y BASE
¿Qué es un ácido?
La palabra "ácido" deriva del latín acere, que significa agrio.
Compuesto que libera hidrógenos cuando se disuelve en agua.
¿Qué es una base?
Bioquímica Mathews. 4ta Edición. Capítulo 2. Pág 37-38 
Una sustancia capaz de disociar iones de hidróxido (OH-) en una solución. 
Son consideradas aquellas sustancias capaces de donar un par electrones.
Ácido fuerte
Se disocia casi totalmente en un protón y una base conjugada débil. 
Ejemplo:
HCl se disocia casi totalmente en agua para dar H+ y Cl-
Ácido débil
Es aquel que solo se disocia parcialmente. 
En una solución acuosa de un ácido débil existe un equilibrio
Los ácidos débiles varían, en gran medida, en su fuerza, esto es por su tendencia a donar protones.
 Cuanto más fuerte es el ácido, más débil es su base conjugada
Bioquímica Mathews. 4ta Edición. Capítulo 2. Pág 37-38 
A Ka se le llama constante de disociación o constante de acidez. Según su valor hablaremos de ácidos fuertes o débiles:
Si Ka > 100  El ácido es fuerte y estará disociado casi en su totalidad.
Si Ka < 1  El ácido es débil y estará sólo parcialmente disociado.
Bioquímica Mathews. 4ta Edición. Capítulo 2. Pág 38 
Base fuerte
Base débil
Una base débil también aporta iones OH- al medio, pero está en equilibrio el número de moléculas disociadas con las que no lo están.
Solo se disocia parcialmente
Una base fuerte es la que se disocia completamente en el agua, es decir, aporta el máximo número de iones OH-. 
A Kb se le llama constante de basicidad.
Principios de la Bioquímica Lehinger. 5ta Edición. Pág 56-57
Curva de titulación del ácido acético
El volumen determinado de un ácido se titula con una disolución de concentración conocida de una base fuerte
Principios de la Bioquímica Lehinger. 5ta Edición. Pág 58
CONSTANTE pKa
Es una medida de la acidez de una sustancia obtenida a partir del logaritmo negativo de su constante de disociación ácida Ka, además es una expresión análoga a la del pH y que se define mediante la ecuación:
Cuanto más fuerte sea la tendencia a disociar un protón, más fuerte es el ácido y menor es su pKa. Esta constante a su vez puede determinar también fácilmente el pKa de cualquier ácido débil.
Principios de la Bioquímica Lehinger. 5ta Edición. Pág 57-58
ECUACIÓN DE
 HENDERSON - HASSELBALCH
La ecuación de Henderson-Hasselbach proporciona la base teórica para entender:
Cómo la carga de una molécula a unpH dada viene determinada por el cociente [A ]/[HA]
Cómo puede utilizarse el cociente [A ]/[HA] para calcular el pH de una disolución amortiguada formada por una pequeña cantidad de ácido HA y su base conjugada A .
-
-
-
Principios de la Bioquímica Lehinger. 5ta Edición. Pág 60
SOLUCIONES AMORTIGUADORAS
También conocidas como TAMPÓN, son sistemas acuosos que tienden a resistir cambios en su pH cuando se añaden pequeñas cantidades de ácido (H+) o base (OH).
Un sistema tampón consiste en un ácido débil ( donador de protones) y su base conjugada (aceptor de protones).
Mecanismos de acción
- Considérese que se agrega un alcalí (base) a una mezcla de ácido acético:
- Considérese que se agrega un ácido a una solución de ácido acético:
SISTEMA DE AMORTIGUADORES FISIOLÓGICOS 
Los 3 amortiguadores más importantes del organismo son: el bicarbonato, el fosfato y las proteínas.
La regulación del pH es una propiedad esencial de los sistemas biológicos.
El pH del plasma sanguíneo se debe mantener dentro de 7.35 a 7.45
Valores debajo de 7.0 y por encima de 7.8 pueden causar la muerte del individuo.
Amortiguación fisiológica
A nivel extracelular:
Sist. Bicarbonato- ácido carbónico, proteínas plasmáticas.
A nivel intracelular: Sist. De buffer fosfato, hemoglobina.
SISTEMA BUFFER FOSFATO
Como el plasma tiene un pH de 7.4, el par conjugado es el que prevalece.
El sistema fosfato es un amortiguador importante en los líquidos intracelulares, donde su concentracion es de 75 mEq/L.
SISTEMA BUFFER BICARBONATO- ÁCIDO CARBÓNICO
Es uno de los mas importantes de la sangre, posee 3 componentes, el primero: el dióxido de carbono. Este reacciona con el agua para formar ácido carbónico:
El ácido carbónico se disocia rápidamente para formar iones H+ y HCO3-
El pH se equilibrará por la presencia de un ácido débil (H2CO3) y su base conjugada (HCO3-)
SISTEMA BUFFER HEMOGLOBINA
Control de pH a nivel de los eritrocitos.
La hemoglobina es una proteína que transporta oxigeno desde los pulmones hacia los tejidos que respiran.
En los pulmones, las moléculas de oxigeno se unen a la hemoglobina.
La hemoglobina oxigenada (hbO2) es transportada luego en la sangre arterial a los diversos tejidos del cuerpo. El O2 se disocia y entra a las células.
La hemoglobina NO oxigenada (Hb) regresa a los pulmones en la sangre venosa.
REFERENCIAS:
C. Leninger, PRINCIPIOS DE BIOQUIMICA. 2da Edición. Editorial Omega
Murray R. BIOQUIMICA ILUSTRADA HARPER.16º Edición
Matheus, BIOQUIMICA. 2da edición
GRACIAS POR SU ATENCION