bioquimica ph y soluciones

1.9. pKa: concepto, ecuación y ejercicios
Concepto de pKa:
pKa Es la fuerza que tienen las moléculas de disociarse (es el logaritmo negativo de la constante de disociación ácida de un ácido débil).

Una forma conveniente de expresar la relativa fortaleza de un ácido es mediante el valor de su pKa, que permite ver de una manera sencilla en cambios pequeños de pKa los cambios asociados avariaciones grandes de Ka. Valores pequeños de pKa equivalen a valores grandes de Ka (constante de disociación) y, a medida que el pKa decrece, la fortaleza del ácido aumenta.
Un ácido será más fuerte cuanto menor es su pKa y en una base ocurre al revés, que es más fuerte cuanto mayor es su pKa.
Esas constantes de disociación no son fijas, dependen de otras variables. Por ejemplo, la constante dedisociación cambia a temperaturas diferentes. Sin embargo, mantiene su valor a la misma temperatura, ante cambios de la concentración de alguna de las especies o incluso ante la acción de un catalizador.
Valores de pKa
Principales constantes de disociación a 25 °C
Ácido
Fórmula
pKa1
pKa2
pKa3
Ácido acético
CH3-COOH
4,757


Ácido aspártico
HO2CCH(NH2)CH2CO2H
1,990
3,900
10,002
Ácidobenzoico
C6H5-COOH
4,202


Ácido butanoico
CH3-CH2-CH2-COOH
4,819


Ácido maleico

1,910
6,332

Catión amonio
NH4+
9,3


El pKa también fue definido por los científicos Keyla Lamadrid y Jose Pacheco por su aparente igualdad a los puentes de hidrógeno como fuerzas intermoleculares.

Ecuación:





Ejercicio:
1.- Calcular el pH de un ácido fórmico 0.0250 F en medioacuoso.
Datos: HCOOH←→H+ HCOO- pKA=3.75
PRIMER MÉTODO DE RESOLUCIÓN.
Se trata de una disolución de un ácido débil. Las especies en disolución son:
HCOOH, HCOO-, H+ y OH-
Son 4 especies y por lo tanto son necesarias cuatro ecuaciones:
PRIMER PASO
Plantear las cuatro ecuaciones. KA=[ ][ ][ ]3.7510HCOOH
HCOOH −+ −= (1) constante de acidez
Kw=[H+][OH-]=10-14(2) constante de auto disociación del agua.
0.0250=[HCOO-] + [HCOOH] (3) balance de materia del fórmico [H+]=[OH-]+[HCOO-] (4) ecuación de electro neutralidad.
SEGUNDO PASO
Encontrar una ecuación en función de la [H+] utilizando las cuatro ecuaciones planteadas.
Lo más conveniente es sustituir valores en la ecuación de electro neutralidad. De la(2), [ ][ ]+−=HKwOH (5) De la (3) : [HCOO-]=0.0250--]-[HCOOH]De la (1): [HCOOH]=[ ][ ]KAHCOOH+ −
Sustituyendo en la (3) modificada: [HCOO-]=0.0250-[ ][ ]KAHCOOH+ −
Agrupando términos: KA[HCOO-]=0.0250KA-[H+][HCOO-]KA[HCOO-]+[H+][HCOO-] =0.0250KA [HCOO-](KA+[H+])=0.0250KA[HCOO-]=[ ]++ HK0.0250KAA (6)3Sustituyendo (5) y (6) en (4), se tendrá finalmente: [H+] = [ ]+HKw+[ ]++HK0.0250KAA que nos lleva a la ecuación de tercer grado: [H+]3+KA[H+]2-[H+]{0.0250KA+Kw}-KwKA=0
TERCER PASO
Obtención de las raíces del polinomio de tercer grado. La ecuación tiene tres raíces pero sólo una de ellas estará en el intervalo de validez del pH.
Las raíces son:
X1=-4.0000x10-13X2= 0.0020 X3=-0.0022
Dos de las raíces son negativas, y la positiva X2=0.0020=[H+]=10-2.699mol/L, que implica un pH=2.699. Este valor está dentro del margen de un pH de un ácido de fuerza media como lo es el ácido fórmico.

1.10 Valores del pH sanguíneo.
El intervalo normal para el pH sanguíneo es de: 7,35-7,45.
Y de sangre venosa es de: 7,36-7,41.
1.11 Definición conceptual y matemática de amortiguador.
El pH de los medios biológicos es una constante fundamental para el mantenimientode los procesos vitales. La acción enzimática y las transformaciones químicas de las células se realizan dentro de unos estrictos márgenes de pH. En humanos los valores extremos compatibles con la vida y con el mantenimiento de funciones vitales oscilan entre 6,8 y 7,8; siendo el estrecho margen de 7,35 a 7,45 el de normalidad. También en el trabajo de laboratorio, es imprescindible el...