CONDUCTIVIDAD pH Y SU REGULACIÓN

Conductividad

Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinación conductométricas. Estas determinaciones tienen una cantidad de aplicaciones.
En primer lugar, la conductividad de las soluciones desempeña un importante

en las aplicaciones industriales de la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en la electrólisis depende en gran medida de ella.
Las determinaciones de la conductividad se usan ampliamente en los estudios de laboratorios. Así, se las puede usar para determinar el contenido de sal de varias soluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la producción de leche (condensada). Las basicidades de los ácidos pueden ser determinadas por mediciones de la conductividad.

El métodoconductimétrico puede usarse para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallar concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.

La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas de electrólitos escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamente diluidas. Midiendo la conductividad específica de

y calculando la conductividad equivalente según ella, se halla la concentración del electrólito, es decir, su solubilidad.

Un método práctico sumamente importante es el de la titulación conductométrica, o sea la determinación de la concentración de un electrólito en solución por la medición de su conductividad durante la titulación. Este método resulta especialmente valioso para las soluciones turbias o fuertemente coloreadas que con frecuencia no pueden ser tituladas con el empleo de indicadores.

pH

El pH es el grado de aidez de una sustancia, es decir la concentración de iones de H + en una solucion acuosa, término (del francés pouvoir hydrogène, 'poder del hidrógeno') el pH también se expresa a menudo en términos de concentración de iones hidronio.

El aguna y todas las soluciones acuosas contiene concentración de H + , si no iones de OH - .En el agua pura se cumple que la concentración de iones H + es igual a la concentración de iones OH -, por eso se dice que el agua es neutra.+
Como las concentraciones de iones H + de y OH - son muy pequeñas, en 1909, el químico danés Sorensen definió el potencial hidrógeno ( pH ) como el logarítmo negativo de la concentración molar ( mas exactamente de la molar ) de los iones hidrógeno. Esto es:
pH = - log [H + ]
Desde entonces, el término pH ha sido universalmente utilizado por la facilidad de su uso, evitando asi el de cifras largas y complejas. Por ejemplo, una concentración de [H+] = 1x10^-8 M ( 0.00000001)
es simplemente un pH de 8 ya que : pH= - log[10^-8] = 8 La relación entre pH y concentración de iones H se puede ver en la siguiente tabla, en la que se incluyen valores típicos de algunas sustancias conocidas.

La escala de pH se establece en una recta numérica que va desde el 0 hasta el 14.El número 7 corresponde a las soluciones neutras. El sector izquierdo de la recta numérica indica acidez, que va aumentando en intensidad cuando más lejos se está del 7.Por ejemplo una solución que tiene el pH 1 es más ácida o más fuerte que aquella que tiene un pH 6.
De la misma manera, hacia la derecha del 7 las soluciones son básicas y son más fuertes o más básicas cuanto más se alejan del 7. Por ejemplo, una base que tenga pH 14 es más fuerte que una que tenga pH 8

El pH es de valor negativo del exponente de la concentración para conocer el pH de la ciudad .Por ejemplo
Si la concentración es 10 ^–11 el pH es 11
Si la concentración es 10^-4 el pH es 4
Para hallar la concentración de iones de Hidróxido dividimos:
10 –14
la concentración de la base
Por ejemplo:
Si el pH es 3, la concentración de iones hidronio es 10^ –3 M y la concentración de iones de Hidróxido es:
10^ –14 / 10^ –3 M, que es 10^ –14-(-3) = 10^ –11 M
el pOH = 11
El pH de los medios biológicos es una constante fundamental para el mantenimiento de 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 mantenimiento de un pH para la realización de muchas reacciones químico-biológicas. Los sistemas encargados de evitar grandes variaciones del valor de pH son los denominados “amortiguadores, buffer, o tampones”. Son por lo general soluciones de ácidos débiles y de sus bases conjugadas o de bases débiles y sus ácidos conjugados. Los amortiguadores resisten tanto a la adición de ácidos como de bases.

Ecuación de Henderson-Hasselbalch. Concepto de pK

La concentración de H+ está vinculada a la naturaleza del electrolito débil. Considerando un ácido débil, de modo genérico como HAc, su equilibrio de disociación sería:
HAc <--------------------> Ac- + H+
Aplicando la ley de acción de masas, la constante de equilibrio K será:
K = ( Ac- ) x ( H+ ) / (HAc )
despejando ( H+)


K x (HAc )
( H+ ) = --------------------
( Ac- )


aplicando logaritmos
log ( H+ ) = log K + log (HAc ) - log ( Ac- )
multiplicando por -1
- log (H+ ) = - log K - log (HAc ) + log ( Ac- )


Si hacemos que
• - log ( H+ ) = pH
• - log K = pK


Se obtiene la ecuación de Henderson-Hasselbalch

pH = pK + log ( base ) / ( ácido )
Si en la ecuación la concentración de ácido es igual a la de la base, el cociente es 1, siendo el log de 1 = 0, se tiene que


pH = pK


por tanto, se puede definir el pK como el valor de pH de una solución amortiguadora en el que el ácido y la base se encuentran a concentraciones equimoleculares o al 50% cada una.

Tampones fisiológicos

Son los sistemas encargados de mantener el pH de los medios biológicos dentro de los valores compatibles con la vida. Permitiendo con ello la realización de funciones bioquímicas y fisiológicas de las células, tejidos, órganos, aparatos y sistemas. Según su naturaleza química, los amortiguadores se clasifican en orgánicos e inorgánicos y, así mismo, atendiendo a su ubicación, se distribuyen en plasmáticos y tisulares.

Tampones orgánicos

Los aminoácidos y proteínas son electrolitos anfóteros, es decir, pueden tanto ceder protones (ácidos) como captarlos (bases) y, a un determinado pH (en su pI), tener ambos comportamientos al mismo tiempo. La carga depende del pH del medio. En un medio muy básico se cargan negativamente, mientras que en el fuertemente ácido lo hacen positivamente. Desde el punto de vista fisiológico este tipo de amortiguador es resulta de especial interés a nivel tisular.

La Hemoglobina es un tampón fisiológico muy eficiente debido tanto al cambio de pK que experimenta al pasar de la forma oxidada a la reducida, como a la gran abundancia de esta proteína en la sangre (15 % del volumen total sanguíneo).
La oxihemoglobina (pK= 7,16) es un ácido más fuerte que la desoxihemoglobina (pK= 7,71). Los valores de pK son tales que determinan que en la disociación siguiente, el valor x sea, aproximadamente, 0,7.


HbH+x + O2 → HbO2 + xH+


Esta propiedad de la hemoglobina, de cambiar su valor de pK, demuestra el efecto tampón, permite el transporte de una determinada cantidad de CO2 liberada en los tejidos. La hemoglobina oxigenada que llega a los tejidos se disocia liberando O2, un proceso que está favorecido por el estado de los tejidos (baja pO2, menor pH y alta pCO2).


0,7H+ + HbO2 ←→ HbH+0,7 + O2

Tampones inorgánicos

El tampón carbónico/bicarbonato Está constituido por H2CO3 y HCO3-. Aunque su valor de pK (6,1) está algo alejado del pH fisiológico de la sangre (7,4), es un sistema muy eficaz debido a que: 1) La relación HCO3-/ H2CO3 es muy alta (20/1), lo que le proporciona una alta capacidad tampón frente a los ácidos; 2) es un sistema abierto, con lo que el exceso de CO2 puede ser eliminado por ventilación pulmonar de manera rápida; y 3) además, el HCO3- puede ser eliminado por los riñones mediante un sistema de intercambio con solutos.
Respecto al origen y formación de este sistema carbónico/bicarbonato, resaltaremos lo siguiente:
En el plasma el CO2, procedente del metabolismo celular, se encuentra como:
-CO2 disuelto, que según la ley de Henry es directamente proporcional a la presión parcial del gas (PCO2)
-HCO3-, que es la fracción más importante, y
-Formando compuestos carbamínicos con los grupos NH2 de la hemoglobina. Alrededor del 10% es transportado en el eritrocito en forma de carbaminohemoglobina
El CO2 disuelto es hidratado a H2CO3 en una reacción reversible y muy eficiente catalizada por la anhidrasa carbónica:
CO2 + H2O <------> H2CO3
H2CO3 <---------> HCO3- + H+
_______________________________
CO2 + H2O <------------>HCO3- + H+

En este sistema acoplado, todo el CO2 disuelto es considerado como la forma ácida del tampón (H2CO3). La concentración de CO2 disuelto (CO2d) dependerá de su constante de solubilidad y de la presión parcial de CO2.
Ksolubilidad = 3 x 10^-5 M. mm Hg-1. Así pues
CO2d = (3 x 10^-5) . PCO2

Aplicando la ecuación de Henderson-Hasselbalch al tampón bicarbonato:


pH = pK + log HCO3-/ CO2d
ó
pH = 6,1 + log HCO3- / (3 x 10^-5) . PCO2


El contenido total de CO2 sería igual al CO2 disuelto más el HCO3-, esto es:

CO2Total = CO2 d + HCO3-


Este contenido total de CO2 de una muestra de plasma se determina a partir de la medida del volumen de CO2 liberado por acidificación con un ácido fuerte. Lo que ocurre al añadir ácido es que desplazamos el equilibrio de disociación hacia la izquierda, y al ser el sistema bicarbonato un sistema abierto, el CO2 formado se desprende en forma de gas. Dado que el CO2 es un gas no ideal, 1 mmol ocupa 22,26 ml en condiciones estándar de presión y temperatura (0ºC y 760 mm Hg ó101,33 kPa). La temperatura en el laboratorio suele ser de 22ºC y la presión atmosférica de 750 mm Hg (100 kPa), por lo que corrigiendo para las condiciones estándar tendremos:


VCO2 x 750/760 x 273/275 = ml CO2 en condiciones estándar.


ml CO2 en condiciones estándar/22,26 = mmol CO2.


Teniendo en cuenta estas consideraciones, la ecuación de Henderson-Hasselbalch para el tampón bicarbonato se puede escribir de la siguiente forma:


pH = 6,1 + log ( HCO3-/ 0,0301 x pCO2)


en donde 0,0301 hace referencia a los mmoles de CO2 disuelto por litro de plasma y por mm de Hg.

Tampón Fosfato

A pH fisiológico, las especies del fosfato con capacidad de tamponar son H2PO4- y HPO42- ya que su valor de pK es de 6,8. Así pues, para el tampón fosfato:
pH = 6,8 + log HPO42- / H2PO4-
A pH fisiológico de 7,4, la concentración de HPO42- (un 80%) es 4 veces superior a la de H2PO4- (un 20%). Así pues, el tampón fosfato es un sistema muy eficaz para amortiguar ácidos. La concentración de fosfato en la sangre es baja (2 mEq/L) por lo que tiene escasa capacidad de tamponar si lo comparamos con otros tampones (ej el bicarbonato). En cambio, a nivel intracelular, las concentraciones de fosfato son elevadas lo que le convierte en un tampón eficiente. Las grandes cantidades de fosfato dentro de las células corporales y en el hueso hacen que el fosfato sea un depósito grande y eficaz para amortiguar el pH.

La sangre como regulador de pH

El pH de nuestra sangre varía entre 7,3 y 7,5 . la muertese produce greneralmente cuando el pH es menor que 7 o que 7,9 .
Cualquier sustancia puede variar su pH cualdo se le agrega otra diferente, pero nuestra sangre mantiene inalterable su pH a pesar de las reacciones que se le generan en nuestro organismo. Mientras nos mantenemos con vida, nuestro pH sanguíneo varía un poco. Esto se debe pa la mezcla de las soluciones reguladoras que tenemos.
Una sustancia regularo es el par ácido carbónico ( H2CO3) y ion bicarbonato (HCO3 -), que se produce durante la respiración, al reaccionar el CO2 con el agua del plasma sanguíneo según la siguiente reacción.


CO2(g) + H2O(l) H2CO3(ac)


La otra parte de este amortiguador es el ion biacrbonato.
Si algún fenómeno aumenta el ion OH - en nuestra sangre, el ácido cárbonico reacciona para disminuir su concentración y evita que aumente el pH. Por el contrario, si entra H+ a la sangre, ion bicarbonato , reacciona para prevenir que disminuya el pH.
El organismo tiene mecanismos para deshacerse del exceso de de dioxido de carbono; entre ellos estan el bostezo y el hipo.
Por otro lado, la respiración rápida y profunda puede causar una deficiencia de CO2 en la sangre.Esto sucede cuando una persona ésta nerviosa o asustada y puede ser peligroso, porque reduce el nivel de ácido cárbónico en la sangre y aumenta el pH. Si esto sucede la persona puede respirar cubiendo la nariz y con una bolsade , loque aumenta la concentración de CO2 en el aireque inhala, obligando a que ingrese más CO2 a la sangre.De este modo se normaliza el pH sanguíneo