Ciencia

Disoluciones amortiguadoras: control del pH
Una disolución amortiguadora es una disolución de: 1) un ácido débil o una base débil y 2) su sal; ambos componentes deben de estar presentes. La disolución tiene la capacidad de resistir los cambios de pH en la adición de pequeñas cantidades tanto de ácidos como de bases.
Dos tipos de comunes de disoluciones amortiguadoras:
1.- un ácido débilmezclado con una sal de su base conjugada.
2.- una base débil mezclada con una sal de su ácido conjugado.
Los amortiguadores son muy importantes en los sistemas químicos y biológicos. El pH en el cuerpo humano varía mucho de un fluido a otro. Estos valores de pH, que son cruciales para el funcionamiento adecuado de las enzimas y del balance de la presión osmótica, se mantienen como amortiguadores enla mayoría de los casos.
Por ejemplo. El pH de la sangre humana debe mantenerse entre 7.35 y 7.45 para transportar el oxígeno con eficacia de los pulmones a las células. Mientras que el jugo gástrico humano es de más o menos 1.5.
Una disolución amortiguadora debe contener un ácido para reaccionar con los iones OH- que puedan agregarse; y también debe contener una base para reaccionar con losiones H+ que puedan consumirse. Además, con los componentes ácidos y básicos del amortiguador no debe consumirse el uno al otro en una reacción de neutralización.
El objeto de su empleo, tanto en técnicas de laboratorio como en la finalidad funcional del plasma, es precisamente impedir o amortiguar las variaciones de pH y, por eso, suele decirse que sirven para mantener constante el pH.
Laaplicación más importante de esta teoría de los amortiguadores es, para los fisiólogos, el estudio de la regulación del equilibrio ácido-base.
Mecanismo de la acción amortiguadora
Supongamos un amortiguador constituido de ácido acético y acetato de sodio. El ácido estará parcialmente disociado estableciendo un equilibrio entre las partículas de ácido sin disociar los iones hidrógenos y los ionesde base conjugada. El acetato de sodio, como todas las sales, está disociado completamente y, por esta causa, el ión acetato procedente de la sal desplaza el equilibrio hacia la formación de ácido, disminuyendo la concentración de hidrogeniones libres. La presencia conjunta de la sal y el ácido hace decrecer la acidez libre. Si las cantidades de sal y ácido son del mismo orden de magnitud, laconcentración de iones hidrógenos se regulará por la reacción de equilibrio del ácido.
CH3 - COOH ↔ CH3 – COO- + H+

Si añadimos al sistema un ácido fuerte, por ejemplo ácido clorhídrico, se produce un aumento instantáneo de la concentración de iones hidrógenos, los cuales son neutralizados por la base conjugada del ácido liberando así, una cantidad equivalente de ácido débil.

Sistemas deamortiguación en el organismo
El organismo posee diversos sistemas amortiguadores. Uno de éstos, el amortiguador hidrógeno carbonato- ácido carbónico, HCO3- - H2CO3, mantiene el plasma sanguíneo a un pH de 7.4. El sistema fosfato, HPO42- - H2PO4-, es un amortiguador importante en los glóbulos rojos de la sangre así como en otros sitios del organismo.
1. El sistema de amortiguación ácido carbónico-bicarbonato
El sistema bicarbonato/anhídrido carbónico es uno de los amortiguadores sanguíneos
principales. El ácido carbónico se ioniza como un ácido diprótico débil típico. Sin embargo, la mayoría del ácido conjugado disuelto en la sangre y en el citoplasma está como anhídrido carbónico y no como ácido carbónico.
El anhídrido carbónico disuelto está en equilibrio con el anhídrido carbónicogaseoso relacionados de acuerdo a La Ley de Henry. En el plasma sanguíneo la etapa de ionización de interés biológico es la segunda cuyo pK2= 6.1, y para un pH sanguíneo de 7.4 la relación concentración de bicarbonato / concentración de anhídrido carbónico es de 20/1. Todo cambio en esta relación significa, como es evidente, variación de pH. Un aumento de ella corresponde al trastorno denominado...