Amortiguadores

FACULTAD INGENIERÍA E.A.P INGENIERÍA AMBIENTAL TEMA: AMORTIGUADOR-BUFFER CURSO: Bioquímica GRUPO: A DOCENTE: ING. KARINA ALVARADO PEREZ INTEGRANTES:     

ABAD CARBAJAL, Evelyn HINOSTROZA ESPINOZA, Cinthia Yanina LÓPEZ ECHEVARRÍA, Luis Judá ROJAS CUSQUI, Giancarlo Hugo SOLIS CANTA, Susan

HUÁNUCO _ PERÚ

2013

1. INTRODUCCIÓN

El presente informe daremos a conocer un poco más acerca del tema de los amortiguadores o buffer, experimento que realizamos en el laboratorio con ácidos y bases con el objetivo de identificar el pH de una solución acuosa.

Mantener el pH constante es vital para el correcto desarrollo de las reacciones químicas y bioquímicas que tienen lugar tanto en los seres vivos como, a nivel experimental. Los amortiguadores (también llamados disoluciones amortiguadoras, sistemas tampón o buffers) son aquellas disoluciones cuya concentración de protones apenas varía al añadir ácidos o bases fuertes.

2. OBJETIVOS

2.1.



2.2.

OBJETIVOS GENERALES

Identificar la importancia de los amortiguadores en cualquier reacción biológica y cuál es la importancia de que esta mantenga siempre su pH.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS



Identificar lo que ocurre con el pH cuando agregamos otra solución a nuestra solución amortiguadora.



Que es lo que ocurre cuando agregamos agua destilada a nuestra solución amortiguadora.

3.

3.1.

MARCO TEORICO

CONCEPTO DE ÁCIDO Y BASE

3.1.1. Lavoisier (1777) Observó que sustancias como el azufre y el fósforo en combinación con oxígeno, y en disolución acuosa, daban lugar a sustancias ácidas. Pensó que el responsable era el oxígeno y lo llamó principio acidificante. 3.1.2. Arrhenius (1887) Propuso la Teoría de la disociación electrolítica iónica: Cuando los electrolitos (ácidos, bases y sales) se disuelven en H2O se disocian en partículas cargadas (Iones).

3.1.3. Brönsted y Lowry (1923) Definieron como Ácido: Toda especie capaz de ceder protones. Base: Toda especie capaz de aceptar protones. Reacción ácido-base, aquella que implica transferencia de protones.

Las sustancias que pueden actuar tanto como ácido como base, se llaman anfolitos, anfóteros o anfipróticos. 3.1.4. Lewis (1938) Propuso que no todas las reacciones ácido-base implican transferencia de protones, pero sin embargo forman siempre un enlace covalente dativo. Ácido: Sustancia que puede aceptar un par de electrones de otros grupos

de átomos, para formar un enlace covalente dativo. Base: Sustancia que tiene pares de electrones libres, capaces de ser compartidos para formar enlaces covalentes dativos.

3.2.

CONCEPTO Y DEFINICIÓN DE PH El agua es un electrolito débil con una conductividad de 4 x 10 m Ω/cm. Esto indica que aunque muy débilmente el agua se disocia en iones:

Al disociarse el agua, coexisten iones disociados con moléculas no disociadas Pudiéndose aplicar la ley de acción de las masas:

Introduciendo en la fórmula anterior las molaridades correspondientes y sabiendo que la concentración de H + es igual a la de OH-, se puede calcular la concentración del agua sabiendo que su peso molecular es de (18 g/mol). Si se considera que la concentración de agua no disociada es muy grande, puede suponerse que esta permanece constante y no se modifica, por lo que:

El producto iónico del agua depende de la temperatura, pudiendo expresarse el valor de Kw diciendo que el producto de iones H+ por el de OH-, a una temperatura dada, es constante. Si la concentración de uno aumenta debe disminuir proporcionalmente la del otro. Del producto iónico del agua se parte para establecer el concepto de pH. Si Kw es igual a 10-14 y la concentración de H+ es igual al de OH- puede hacerse:

Aplicando logaritmos: log (H+) = - 7 * log 10 = - 7; multiplicando por -1 tenemos: - log de (H+) = 7. Si hacemos: - log (H+) = pH tenemos que pH = 7. Por lo tanto, pH es el logarítmo de la concentración de hidrogeniones cambiado de signo. Toda sustancia con pH 7, el correspondiente al agua, se denomina neutra. Las de valor inferior a 7, se consideran ácidas y las superiores a 7 básicas o alcalinas.

3.3.

AMORTIGUADORES, BUFFER O TAMPONES

3.1.1 Amortiguador Químico A los amortiguadores químico, también se les conoce con el nombre de buffer o tampón. Son soluciones que son más resistentes a los cambios del pH que el agua; esto se debe a que son resistentes a los cambios de iones hidronio e hidróxido de las concentraciones de iones tras la adición de pequeñas cantidades de ácido o base, o en el momento de la dilución.

Por lo general, está compuesto por un ácido débil y su base conjugada, o también una base débil y su ácido conjugado, pero esta última composición no es muy común. La función principal de un amortiguador químico es impedir que los H+ queden libres, substrayéndolos de la solución.

3.1.1.1 La solución amortiguadora es muy utilizada: 

En la industria de fabricación de productos químicos.



Los procesos de fermentación



En la estabilización de las condiciones adecuadas para teñir telas.

 En los laboratorios de investigación que se utilizan para análisis químicos, síntesis, y la calibración de medidores de pH. Esta solución también es muy común en los organismos, ya que mantienen el pH correcto para el trabajo de muchas enzimas y hasta incluso lo podemos encontrar en nuestro plasma sanguíneo y está conformado por ácido carbónico y bicarbonato para mantener un pH de aproximadamente 7,4.

3.1.1.2. También son utilizados como gestor de PH en muchas aplicaciones como: 

La agricultura,



Procesamiento de alimentos,



La medicina



La fotografía.

3.1.2. Composición: Los amortiguadores consisten en sales hidrológicamente activas que se disuelven en el agua. Los iones de estas sales se combinan con ácidos y álcalis. Un ácido buffer reacciona cuando un ácido débil o base débil se combina con su correspondiente sal hidrológica en una solución de agua formándose así un sistema amortiguador denominado buffer.

No siempre este es un sistema apropiado, porque los iones de algunas sales hidrológicas pueden dañar a los organismos que entran en contacto con él, por eso no es recomendables para los acuarios. Por otra parte, cada sistema buffer tiene su propio rango efectivo de pH.

3.1.3 Propiedades • El pH de una solución amortiguadora depende de la naturaleza del ácido débil que la integra es decir el pKa del ácido. • El pH de un sistema amortiguador depende de la proporción relativa entre la sal y el ácido, pero no de las concentraciones absolutas de estos componentes.

• La modificación de pH en una solución amortiguadora resulta exigua, hasta que uno de los componentes este próximo a agotarse.

3.2. SOLUCIÓN DE AMORTIGUADORES EN LA SANGRE La mayoría de las reacciones químicas que ocurren dentro de los organismos de los seres vivos dependen mucho del pH que estos presentan. Si una reacción depende del pH, un cambio de este en la solución produce un cambio en la velocidad de reacción. La mayoría de las reacciones bioquímicas tienen un pH óptimo en la cual se lleva a cabo la reacción a una velocidad máxima. Si el pH está por debajo o por encima de este valor la velocidad de reacción disminuye.

Existen tres principales sistemas amortiguadores en la sangre que ayudan a mantener el pH a 7.35. El pH de la sangre controla el grado al cual la hemoglobina se une al O2. • Amortiguador de fosfato di hidrogeno=fosfato mono hidrogeno

• Amortiguador de ácido carbónico=Bicarbonato • Amortiguador de proteínas.

3.3. APLICACIONES DE LOS AMORTIGUADORES EN LAS INDUSTRIAS Y LA MEDICINA 3.3.1 Aplicación Industrial Como hemos mencionado anteriormente las solucione amortiguadoras son muy útiles para el mantenimiento del pH en sistemas biológicos, como por ejemplo el cuerpo humano, pero gracias a las propiedades que estos poseen son ampliamente usadas en las industrias actuales con muchos fines. En la Industria agrícola, las soluciones amortiguadoras se usan para la fertirrigación y la agricultura hidropónica que es el cultivo de las plantas usando soluciones minerales y no suelo agrícola. Como se sabe por botánica, todas las plantas tienen un intervalo de pH en que las raíces absorben nutrientes de forma idónea y variación del pH puede afectar al proceso de absorción de las raíces, disminuyendo la captación de minerales y aumentando la permeabilidad a sustancias tóxicas

En la Industria alimentaria también son de gran importancia ya que ayudan a identificar los parámetros del pH de algunos alimentos, como por ejemplo de la carne. Si la carne está entre 5.4 y 7.0 de pH, es apta para el consumo, pero a lo largo del tiempo el pH disminuye, hecho que indica que su consumo no es pertinente. En la industria vinícola, se deben de tener muy en cuenta las variaciones de pH en la elaboración del vino, este debe oscilar entre 2.8 y 3.5, puesto que a pH superior a 3.5 determinadas bacterias pueden atacar el vino y producir variaciones en el sabor.

3.1.2 Aplicaciones Medicinales 

La aspirina en memoria tiene un agente amortiguador, como el óxido de magnesio, que mantener el pH de la aspirina a su paso por el estómago del paciente.



Buffering agentes también están presentes en tabletas antiácido, que se utilizan principalmente para reducir la acidez en el estómago. Fosfato mono potásico (MKP) es un agente tampón con una reacción ligeramente ácida. 

Cuando se utiliza como un componente de fertilizantes con urea o fosfato diamónico, se minimiza el pH fluctuaciones que pueden causar la pérdida de nitrógeno.

3.1.3. Puntos importantes que se debe tener en cuenta en la industria farmacéutica. En la Industria farmacéutica es la que se debe tener un control y conocimiento más exhaustivo del pH, por distintas razones: 1. Primeramente, para el diseño de los medicamentos es necesario saber el pH de la zona del cuerpo en que trabajará el fármaco, pues si bajo ese pH las proteínas que queremos usar se desnaturalizan el medicamento no tendrá efecto alguno. 2. En el proceso de formulación de los fármacos se usan las propiedades fisicoquímicas del pKa y el pH para elegir la fórmula óptima del medicamento 3. En los ensayos previos a la comercialización de los medicamentos se requiere un control del pH para garantizar que los resultados obtenidos sean reales y ciertos, pues un pH erróneo podría dar resultados falsos.

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

4.1.

MATERIALES            

4.2.

Ph Vaso precipitado Tubos de ensayo Fiola Probeta Bagueta Balanza electrónica Pipeta Ácido acético( glacial) Hidróxido de sodio Paleta de madera Agua destilada

PROCEDIMIENTO



Hallamos los cálculos para poder preparar la solución amortiguadora donde nos dieron como dato el PH=5.2, la molaridad 0.13N, Pka 4.78, en los cuales utilizando estos datos en la ecuación Henderson Hanselbach: PH=PKa + log



Seguidamente se busca hallar la concentración del amortiguador despejando la ecuación dada que nos da por resultado 2.630



Luego se despejo en la concentración de la base y el ácido dándonos como resultado un 72.451% de la base y un 27.548% de ácido, luego hallamos el peso de cada solución de la base es 0.724 y el ácido es 0.275 gr pero este se encontraba en estado líquido así que hallamos su volumen y el resultado fue 0.15 ml y el cual se encontraba al % de concentración del ácido acético.



Seguidamente para acercarnos al PH inicial, agregamos por goteo del ácido acético(glacial), que por consiguiente dio 2 gotas, eso

equivale que por 1ml equivale a 20 gotas, entonces el resultado final nos dio: 2gotas CH3COOH x

4.3.

= 0.1ml CH3COOH

CALCULOS ´

N

⁄

ℓ

(

)

(

)

(

(

)

)

Determinando la

Determinando la

:

:

5. CONCLUSIONES



Al preparar las soluciones amortiguadoras logramos determinar que el PH de las soluciones aunque se le agregue alguna otra solución; el PH de la solución amortiguadora se va a mantener él la zona util.



Cuando la sustancia que se agrega a la solución amortiguadora es agua destilada el cambio de PH va a ser mínimo.



Al preparar una solución cualquiera los errores siempre van a estar presentes los cuales debemos tratar de corregirlos.



Las soluciones amortiguadoras cumplen un papel importante en cualquier reacción biológica ya que no permiten un cambio brusco de PH y logran mantener las soluciones en un lugar donde el PH sea optimo para estas.

6. RECOMENDACIONES



Trabajar con mucho cuidado con los materiales reactantes



Trabajar con materiales en buen estado



Vestir de forma adecuada para realizar las actividades en el laboratorio



Tener un previo conocimiento antes de manipular los instrumentos de laboratorio.



Realizar de forma exacta los cálculos para no cometer errores.

7. BIBLIOGRAFIA

7.1.

Paginas Web  http://www.ehu.es/biomoleculas/buffers/buffer.htm  http://www.uco.es/dptos/bioquimica-biolmol/pdfs/06%20pH%20AMORTIGUADORES.pdf

7.2.

Libros  BIOQUIMICA, Thomas M. Delvin, 4ta edición. Pag 12  QUIMICA, Analisis de principios y aplicaciones. Tomo II. (EDITORIAL LUMBRERAS) Acidos y Bases.