Guía Practica #3 Determinación de PH y Soluciones Amortiguadoras

 

 

Universidad Industrial de Santander Facultad de Salud Escuela de Microbio Microbiología logía Bioquímica I 2016

Guía practica nº 3 Determinación del pH y soluciones amortiguadoras.

Introducción

Concepto de pH .

Con el fin de facilitar los cálculos para determinar la concentración de [H ], así como su interpretación, en 1909 el químico danés Sorensen definió el potencial hidrógeno (pH) como el logaritmo negativo de la actividad de los iones hidrógeno. +

pH = - log [H+] = log 1_ +

 

Para ilustrar lo anterior, tomemos como ejemplo la sangre humana que normalmente tiene una concentración de [H+] de 0,00000004 mol/L, la cual puede expresarse más fácilmente como pH = 7,4. Plasma [H+] = 0,00000004 = 4 X 10 -8 mol/L pH del plasma = -log (4 X 10 -8) = 7,4 Posteriormente, en 1923, Johannesde: Bronsted y Thomas Lowryde propusieron, en forma independiente, los conceptos ácido como la capacidad las sustancias para ceder protones en una solución acuosa y base como aquella para recibir protones en solución acuosa. En la práctica, las soluciones se clasifican en: ácidas si presentan un pH menor de 7.0, básicas si el pH es mayor a 7.0 y neutras si el pH es igual a 7.0.

 S oluc olució ión n amorti amortigg uadora.  No todos los ácidos o bases se disocian con la misma facilidad. Los que se disocian por completo en una solución solución acuosa se consideran como ácidos o bases fuertes, en tanto que a los que se disocian en forma parcial se les denomina ácidos o bases débiles. Algunos ácidos o bases débiles tienen importancia biológica, ya que evitan cambios bruscos de pH cuando se les agrega pequeñas cantidades de ácidos o bases. A esta propiedad propieda d de ácidos o bases

 

 

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débiles que permite mantener la solución en un intervalo de pH estrecho se le conoce como capacidad amortiguadora. Los ácidos o las bases producto del catabolismo de carbohidratos, lípidos y aminoácidos dan lugar a la producción de una gran cantidad de compuestos que potencialmente podrían modificar el pH fisiológico. Sin embargo, existen sistemas amortiguadores que evitan cambios bruscos del pH. Ejemplo de éstos es el sistema ácido carbónico/bicarbonato, que mantiene el pH de los líquidos intercelulares en valores próximos a 7,4; en éste, la combustión completa de carbohidratos y lípidos genera dióxido de carbono y agua, los cuales se combinan para producir ácido carbónico a nivel tisular. El ácido carbónico carbónico en solución acuosa se disocia para formar su base conjugada: el bicarbonato, lo que genera un sistema amortiguador, como se muestra en la siguiente reacción:

Si aumenta la concentración de protones en el medio por cualquier proceso proce so químico, el equilibrio se desplaza a la izquierda iz quierda y se elimina el exceso de CO 2 producido. Por el contrario, si disminuye la concentración de protones del medio, el equilibro se desplaza a la derecha, para lo cual se toma CO 2 del medio exterior. Las proteínas y en forma específica las enzimas, son sensibles a los cambios bruscos de pH. Así, el pH sanguíneo debe conservarse en un intervalo entre 7,35 y 7,45 con el fin de mantener la homeostasis. Además de los sistemas amortiguadores de pH, el sistema nervioso (centro respiratorio), el aparato respiratorio y el aparato genitourinario contribuyen a mantener el pH en los órganos y tejidos en los límites apropiados. En los laboratorios contamos con una numerosa cantidad de soluciones buffer salinas, cada una de las cuales mantiene el pH en el rango adecuado para que se realice una reacción química de interés.

 

 

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Los amortiguadores utilizados en laboratorios de bioquímica son TRIS y HEPES. El tampón fosfato salino (conocido también por sus siglas en inglés PBS), es comúnmente utilizado en investigaciones microbiológicas debido a que es isotónico y no es tóxico para las células; se utiliza para diluir sustancias utilizadas para cultivos y para lavar los recipientes que contienen células.

Objetivos 1. Medir el pH de soluciones de interés biológico. 2. Evaluar la capacidad amortiguadora de diferentes soluciones 3. Preparar soluciones amortiguadoras de fosfato salino para uso microbiológico.

Pre-laboratorio

Colocar en orden decreciente de acidez las siguientes soluciones: CH3COOH 1M, agua, NaOH 1M y HCl 1M. Calcular la [H+] y [OH-] que están presentes en una solución de HCl 1 mM. ¿Qué factores pueden variar el pH de los diferentes fluidos corporales? ¿Cuál es el sistema amortiguador que usa el sistema intracelular?

Determinación de pH por método potenciométrico Actividad 1 Preparación de soluciones en un rango de pH de 3-10: 

Pesar 0.5 g de ácido bórico y disolver en un 100mL de agua destilada, adicionar 560 μL de ácido ortofosfórico y 480 μL de ácido acético gl acial, completar hasta 200

mL con agua destilada. El pH de la solución debe ser alrededor de 1,9. Mida con el pH-metro.

 

 

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Por grupos, tomar 25 mL de la solución anterior en vaso de precipitado de 100 mL, adicionar NaOH 0.1 M, con ayuda de una bureta, para obtener diferentes pHs. Realizar los cálculos teóricos del volumen de NaOH para obtener soluciones a pH 3,5, 7,9 y 10 respectivamente para cada grupo. Comparar estos datos con los obtenidos experimentalmente. Actividad 2 Preparación de una solución tampón de fosfato 0.1M a pH 7.0

Pesar 2.78 g de fosfato de sodio monobásico (NaH 2PO4) y disolver en agua en un balón volumétrico de 100 mL, para obtener una solución de 0.2M. Pesar 5.365 g de fosfato de sodio dibásico (Na 2HPO4.7H2O) o 7.17g (Na2HPO4.12H2O) y disolver en agua en un balón volumétrico de 100 mL, para obtener una solución de 0.2M. Mezclar 9,75 mL de la solución A con 15,25 mL de la solución B y diluir hasta 50 mL para obtener una solución tampón de fosfato 0.1M a pH=7.0.

Determinación de pH por método colorimétrico Actividad 1

Preparación de las soluciones con indicador universal:  Pesar 0.05g de naranja de metilo, 0,15g de rojo de metilo, 0.30g de azul de bromotimol, 0.35g de fenolftaleína y el 66% de alcohol etílico a un litro.

 

 

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Actividad 2

Preparar una escala estándar de 8 tubos de ensayo y colocar en cada tubo de ensayo 1mL de las soluciones preparadas en un rango de pH de 3-10. Adicionar 5 gotas

de

indicador

universal

y

9

mL

de

agua

destilada.

Experimento 1: Determinación del pH.

Tubo 1: 5 gotas de indicador+10 mL de agua Tubo 2: 5 gotas de indicador+ 1 mL de solución tampón pH 7.0 + 9 mL de agua Tubo 3: 5 gotas de indicador+10 mL de muestra de pH desconocido.   Tubo 4: 5 gotas de indicador+ 1 mL de solución tampón pH 7.0 + 9 mL de muestra de pH desconocido. Determinar el pH de cada solución usando la escala colorimétrica de referencia, anotar los resultados en una tabla. Experimento 2: Capacidad amortiguadora

Tubo 1: Adicionar una gota de NaOH 0.1M + 9 mL de agua destilada. Tubo 2: 9 mL de solución amortiguadora a pH= 7.0+ una gota de NaOH 0.1M *Observar, determinar el pH y anotar en una tabla. Soplar por 15 segundo el tubo 1 y por un minuto el tubo 2. Observar si hay cambio de color, determinar el pH (pHmetro) y anotar en una tabla. Tubo 3: 9 mL de agua destilada+ 2 gotas de HCl 0.1M. Tubo 4: 9 mL de solución amortiguadora a pH= 7.0+ 2 gotas de HCl 0.1M

 

 

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Observar, determinar el pH y anotar en una tabla. Continuar adicionando gota a gota HCl 0.1M al tubo 4 hasta obtener el mismo color del tubo 3. Determinar el número de gotas. ¿Qué pueden concluir? Preguntas adicionales 

Calcular el valor del pH de una solución de a) 1mM de H2SO4, b) 1mM de NaOH, asumiendo que en ambos los solutos están completamente ionizados. ¿Cuál sería el valor del pH de la solución resultante de la mezcla de 25 mL de H2SO4 con 20 mL de solución de NaOH? Describa cómo se prepararían 250mL de una solución 0.360 M y 0,180 N de ácido sulfúrico (H2SO4), partiendo de ácido sulfúrico concentrado (18,0 M). ¿Cuántas moles de sulfato de sodio, NaSO 4, hay en 250 mL de una solución 0,150 M de esa sustancia? Durante un examen médico, se determinó que un paciente tiene una concentración de colesterol de 160 mg/dL. Si la masa molecular del c colesterol olesterol es de 386,67 g/mol ¿cuál es el nivel (concentración) de colesterol en su sangre, en mol/L? Se

puede

saber

qué

personas

fuman

marihuana

analizando

los

tetrahidrocanabinoides, tetrahidrocanabinoi des, THC, que son su compuesto activo. En la actualidad, el límite de detección de THC en la orina es de 20 ng de THC por mL de orina (20 ng/mL). Calcular la molaridad de la solución en el límite de detección, si el peso molecular de los THC es de 315 g/mol. ¿Con qué molaridad queda una solución preparada por po r adición de 1L de agua a 200 mL de solución 0,6 M de NaCl?

 

 

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Bibliografía

1. Cano, H., Mendez, S., Cruz, J. Manual prácticas de laboratorio de Bioquímica.2013. 2. Sanchez, S., Uribe, S., Flores, L. Manual de prácticas bioquímica segunda edición. McGraw Hill; 2008; p 23-28. 3. Gómez, T. Bioquímica médica Manual de laboratorio. Departamento de Ciencias Básicas, Sección Bioquímica. p 30-41 4. Prieto, S., Amich, S., Salve, M. Manual de Laboratorio Clínico Básico. Principios Generales. McGraw Hill Intermericana. 2000; p20-75.