Cuestionario 2 de Bioquimica

 

CUESTIONARIO

PRÁCTICA

2

PROBLEMAS ENCARGADOS

1.  1.  Describa la preparación de 1L de amortiguador acetato 0,1M de un pH 5.2 si el pKa=4,74 a partir de acetato de sodio (CH3COONa.3H2O, PM=136) y ácido acético 1M.

[Sal] pH

= pKa + log [Ácido]

[Sal] 5,2

= 4,74 + log [Ácido]

[Sal] 5,2 - 4,74

= log [Ácido]

[Sal] 0,46

= log Aplicamos antilogaritmo [Ácido]

[Sal] antilog antilog 0,46 = [Ácido] [Sal] 2,88

= [Ácido]

Es para obtenerde un tampón de pHdebe = 5,2 ser con ácido su sal, laexistir relación entre las decir, concentraciones Sal y Ácido 2,88. acético Luego ypueden infinitas posibilidades: Posibilidad

Concentración

Relación [Sal] / [Ácido] 2,88

[Sal] = 2,88 M = 2,88

1 [Ácido] = 1,00 M

1,00 5,76 [Sal] = 5,76 M = 2,88

2 [Ácido] = 2,00 M

2,00 1,44 [Sal] = 1,44 M = 2,88

3 [Ácido] = 1,50 M

0,50  

Cualquiera de estas posibilidades es válida ya que [Sal] / [Ácido] = 2,88; por lo tanto siempre el pH del buffer será 5,2.

 

Sin embargo, la concentración de sal y ácido a ocupar es distinta, esto implica que:





 

Una solución preparada utilizando la posibilidad Nº2 tiene mayor capacidad amortiguadora ya que las concentraciones de sal y ácido son las mayores, por lo que podrá neutralizar mayor cantidad de H+ o de OH- que se agreguen a la solución. Por lo tanto, cuanto mayor sean las concentraciones del par sal-ácido, más resistente será la relación de sus concentraciones y más resistente su pH a cambiar. Segundo: Es también importante conocer la concentración total de la solución amortiguadora a preparar, se sabe que la concentración total de estas soluciones corresponde a la suma de las concentraciones del ácido (o base) y su sal derivada. [Sal]

+

[Ácido] = [Tampón]

[Sal]

+

[Base]

= [Tampón]

2.88 [A]

+

[A]

= 0.1

[A]=0.0258 moles/L [S]=0.0742 moles/L Para el ácido acético

Para la sal conjugada

1mol → 1000ml 1mol → 136g 0.258 → x 0.0742 → y  x = 25.8ml y = 0.09 Rpta: Se necesitarán 25.8 ml de ácido acético y 0.09g de acetato de sodio. 2. 2.   Calculemos el pH de una mezcla constituida por 10ml de acetato de sodio 0,1M y 20 ml de ácido acético 1M si el pKa es 4.74. pH = pKa + log[S] / [A] 1mol→1000ml  x → 20 ml x = 0.02 moles

pH = 4.74 + log (0,003/0, 02) pH = 4.74 + log (0.05) pH = 3.44

Rpta: El pH de la mezcla es de 3.44 3. 3.   Describa la preparación de 5L de un tampón acetato 0,3M pH 5 partiendo de acetato de sodio trihidratado CH3COONa.3H2O (PM=136) y ácido acético 2,5M. Datos: Operación Buffer 5l pH= pKa +log [B]/ [A] 0, 3 M 5=4, 74+log [B]/ [A] pH=5 0.26=log[B]/[A] 1.82= [B]/[A] 0.3 = 1.82 [A] + [A]

 

 

[A]=0.11 [B]=0.19

Respuestas: Para el ácido:

Para la base:

0.11 moles→1000ml  x →5000ml 

0.19mol→1000ml  x→5000ml 

x = 0.55 moles

x=0.95moles

4. 4.   ¿Cuál será el pH de un buffer “X” si la concentración de acido es de 0,225M y sal 0,550M con un Ka 1,4x10 -3 teniendo un volumen de 250 ml? y si ese volumen fuera la mitad. ¿Cuál sería el nuevo pH? Cómo preparación 300ml de tampón citrato 0,01M a pH4.65 a partir de citrato monosódico (PM=214) pk 1=3,13; pk2=4,75; pk3=6,4. Datos: [A] =0,225M [S] = 0,55M Ka =1,4x10-3  pKa =2,85 Operación: Para el ácido: Para la base: 0,225moles→1000ml  0,55moles→1000ml  x →250ml  x →250ml x =0,0563moles x = 0,1375moles pH =pKa +log[S]/[A]  2,85+log(0,1375/0,0563)  pH=3,24 Respuesta: El pH sería 3,24, y si el volumen fuera la mitad, el nuevo pH sería el mismo. 5.  Mediante ecuaciones químicas represente la disociación del CH3COOH (ácido acético o ácido etanoico) que permita calcular la constante de equilibrio (ka, constante de acidez).  Las soluciones que contienen un ácido o base débil y su correspondiente base o ácido conjugado en concentraciones similares tienen capacidad de regular el pH en un valor determinado por la constante de disociación del ácido del par conjugado ácido-base. ácido -base. Por ejemplo, en una solución de ácido acético y acetato de sodio (CH 3COOH / NaCH3COO), el ácido se disocia parcialmente según: CH3COOH + H2O ⇋ CH3COO- + H3O+  La sal, que es un electrolito fuerte, se disocia completamente: CH3COONa ⇋ CH3COO- + Na+ Inhibiendo la disociación del ácido. Si las concentraciones de ácido y sal son altas, puede considerarse que, en primera aproximación: [CH3COOH] ≈ [Ca]

 

[CH3COO-] ≈ [Cs] donde Ca y C s son respectivamente las concentraciones analíticas de ácido y de sal. Por lo tanto: Ka = [CH3COO-] [H3O+] / [CH3COOH] ≈ [Cs] [H+] / [Ca] y, en forma logarítmica: pH = pKa + log( [Cs] / [Ca]) Esta última es conocida como ecuación de Henderson-Hasselbach y permite calcular el pH resultante en función de las concentraciones analíticas de sal y de ácido. Su validez es mayor a medida que estas últimas se hacen más grandes y dentro de un intervalo de pH en que ambas concentraciones analíticas son mucho mayores que las concentraciones de protones e hidroxilos (demostrar estas afirmaciones). Como puede verse a partir de la ecuación de Henderson-Hasselbach, la solución tiene un pH igual al pKa cuando Ca = C s. Las soluciones reguladoras se utilizan para mantener el pH dentro de estrechos márgenes frente al agregado de cantidades limitadas de ácidos o bases fuertes, mucho menores que las concentraciones analíticas del ácido y la base conjugada (demostrar esta afirmación). La capacidad reguladora es mayor cuando Ca = Cs y cuando estas concentraciones son altas. El tratamiento para soluciones reguladoras formadas a partir de una base y la sal correspondiente es equivalente.

6. 6.   Toda solución amortiguadora tiene la capacidad de evitar cambios bruscos de pH ante la adición del ácido [H+] o base [OH- ]. Explique cómo se comporta un buffer A:… frente a la adición de 0,5ml de la solución B:…  Buffer A Solución B   Acetato   HCl 0,5M   Amonio   NaOH 0,5M   Bicarbonato   Citrato Acetato + HCl0, 5M Acetato + NaOH0, 5M Amonio + HCl0,5M 











Amonio + NaOH0,5M Bicarbonato+HCl0,5M Bicarbonato+NaOH0,5M Citrato+ HCl 0,5M Citrato+NaOH0,5M 7. 7.   Se tiene 600ml de solución amortiguadora 0,35M de ácido acético y 0,35M de acetato de sodio, en su máxima eficiencia efici encia ¿Cuál será el pH si se agrega 30ml de HCl 0,1M suponiendo que los volúmenes son aditivos? Ka=1,8x10 -5  Datos: Ka=1,8x10-5 →pKa=-log (1,8x10-5)  4,74 Operación: Para el ácido: Para la base: 0,35M → 1000ml  0,35M→1000ml x → 600ml  x = 0,21moles

y →600ml 

y = 0,21

 

 

Se le agrega 0,03L de HCl 0,1M: 0,1M → 1000ml  x → 30ml  x = 3x10-3 El volumen total: 600ml+30ml=630ml La reacción es la siguiente: CH3COOH ↔ H + + CH3COO-

0,21+0,003 pH =4.74+ log [

0,21−0,003 630 0,21+0,003 630

0,21-0,003

]

pH=4,74 + log(0,97183)=4,72759≈4,73  Respuesta: el pH será de 4,73 8. 8.   Se tiene 600ml de solución amortiguadora 0,35M de ácido acético y 0,35M de acetato de sodio. Cuatro partes de ácido y dos partes de base conjugada. ¿Cuál será el pH si se agrega 10ml de NaOH 0,1M; Ka=1,8x10 -5  Datos: Ka=1,8x10-5 →pKa=-log (1,8x10-5)  4,74 Operación: Para el ácido: Para la base: 0,35M → 1000ml  0,35M→1000ml  x → 400ml

x = 0,14moles Se le agrega 0,01L de NaOH 0,1M: 0,1M → 1000ml  x → 10ml x = 1x10-3 El volumen total: 600ml+10ml=610ml

y →200ml y = 0,07

La reacción es la siguiente: CH3COOH ↔ H + + CH3COO-

0,14-0,001  pH =4.74+ log [

0,14−0,001 610 0,14+0,001 610

]

 pH=4,74 + log(0,986)=4,734≈4,73  Respuesta: el pH será de 4,73

0,14+0,001