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CONTENIDOS/ACIDEZ Y pH/pH y pOH/ACIDEZ TITULABLE Y SISTEMA TAMPN
O BUFFER/ECUACIN DE HENDERSON-HASSELBALCH/PROBLEMAS
PROPUESTOS/PROBLEMAS RESUELTO/PGINA PRINCIPAL
ACIDEZ Y pHEn casi todas las clulas vegetales, el jugo vacuolar
es ms cido que el protoplasma debido a la acumulacin de cidos
orgnicos, los que se encuentran separados del citoplasma mediante
la membrana vacuolar o tonoplasto, impidiendo la inactivacin de las
enzimas, que son sensibles a los cambios bruscos de pH.Los cidos
orgnicos en los tejidos vegetales se encuentran en una concentracin
del 0,1% en base al peso seco y en algunos casos como en los
limones es 100 veces mayor. La savia de muchas plantas son
ligeramente cidas con un pH de 6,0; aunque la de algunos frutos
puede estar entre pH 2 y 3. Los cambios moderados de pH afectan el
estado inico de las enzimas especialmente alrededor del centro
activo y con frecuencia tambin el del substrato. Cuando se mide la
actividad enzimtica a diversos pH, la actividad ptima generalmente
se observa entre los valores de 5,0 a 9,0; sin embargo algunas
enzimas como la pepsina, se activa a valores de pH entre 1,5 a 2,5
, la amilasa de la malta tiene un ptimo de 5,2 y la lipasa de la
semilla de trtago(Ricinus communis) de 5,0.En todos estos casos, la
actividad declina aambos lados del ptimo.La reaccin de un suelo es
el grado de acidez o alcalinidad que este posee y se obtiene al
medirle el pH. Los suelos cidos son tpicos de regiones con alta
precipitacin en la que ocurre el lavado de los cationes bsicos (
Ca+2, Mg+2, Na+, K+) con un predominio de cationes cidos ( Al+3,
H+), tanto en los sitios de intercambio como en la solucin del
suelo, mientras que los suelos alcalinos, generalmente estn
asociados a regiones ridas o semiridas y con un alto valor de
saturacin de bases. Los pH alcalinos inducidos por encalamiento
pueden originar una clorosis en las plantas, debido a una
deficiencia de hierro, ya que el pH elevado provoca la
indisponibilidad del hierro para las plantas.Segn Bronsted (1923)
un cido se define como una molcula que libera un protn (H+) y una
base como una molcula que acepta un protn (H+) en solucin. Por
ejemplo:
El agua es una molcula anfiprtica, que se comporta como un cido
y como una base dbil.Cuando se comporta como un cido, libera un
protn y forma un in hidroxilo.
Cuando se comporta como base, acepta un protn para formar el in
hidronio ( H3O+). Muchos protones en solucin existen como in
hidronio ( H3O+).Para simplificar la exposicin, el in hidronio (
H3O+) se escribir en forma de ( H+), aunque sabemos que existe en
la forma hidratada.Ir al principio
pH y pOHLa acidez y la alcalinidad de una solucin se expresa
frecuentemente como el logaritmo del inverso de la concentracin de
iones de hidrgeno [ H+] en moles por litro (M). Este valor se
conoce como el pH de la solucin. Por definicin tenemos:pH = - log [
H+] .El pH es el logaritmo con signo negativo de la concentracin de
iones de hidrgeno.As mismo la concentracin de iones de hidrgeno se
calcula de la siguiente forma:.Por ejemplo si [ H+] es 1x 10-3M ,
entonces elS el pH de una solucin es por ejemplo 4,5; la
concentracin de iones de hidrgeno es:Si la concentracin de iones de
hidrgeno[ H+] se expresa como una potencia de 10 y el exponente es
1, entonces el valor del pH de una solucin es igual al exponente
con signo positivo.Similarmente podemos definir el.El pOH es el
logaritmo con signo negativo de la concentracin de hidroxilos.As
mismo la concentracin de hidroxilos se puede calcular de la
siguiente forma:En soluciones acuosas, esta constante se conoce
como producto inico del agua. El valor de Kwa 250C es 1.0 x 10-14.
En una solucin cida, la concentracin de H+es relativamente alta y
la correspondiente concentracin de OH-es baja.En una solucin neutra
a 250C,y el pH de esa solucin es 7.0.
La siguiente relacin es vlida: pH + pOH = 14 a 250C.Por ejemplo,
calcular el pH de una solucin de NaOH 0,001 M,,Entonces pH = 14 -
pOH = 14-3 = 11. La respuesta el pH 3.Otro ejemplo, s el pH de una
solucin es 2,6, su pOH = 14- 2,6 = 11,4. Mientras ms pequeo sea el
pOH, mayor ser la alcalinidad.La tabla que se muestra a continuacin
resume las relaciones estudiadas.
En trminos de pH, el pH de la savia celular varia frecuentemente
entre 1 y 7, siendo la de pH 1 un milln de veces ms cida que la de
pH 7. Una variacin de una unidad de pH representa un aumento o una
disminucin de la acidez de 10 veces. As tenemos que al aumentar el
pH de 1 a 2 y de 6 a 7, en cada caso representa una reduccin de la
acidez de un dcimo ( 0,1) del valor original. Una disminucin de una
unidad de pH, representa un aumento de diez veces la acidez:Cuantas
veces es una solucin de pH 3,2 ms cida que una solucin de pH
4,75?a) [ H+] = 10 - 3,2 = 0,0006309b) [ H+] = 10 - 4,75 =
0,0000177c) Se divide
En la siguiente tabla se muestran los valores de pH y acidez de
algunos fluidos comunes:
Ir al principio
ACIDEZ TITULABLE Y SISTEMA TAMPN O BUFFERLa acidez actuales una
medida de la concentracin de iones de hidrgeno y se determina con
el pH; mientras que laacidez titulableo normalidad del cido se
determina por titulacin o valoracin, mediante una base de
normalidad conocida. En otras palabras la acidez titulable se puede
determinar aadiendo suficiente lcali de normalidad conocida hasta
neutralizar toda la acidez o llevar el pH al punto neutro. La
acidez titulable no se puede predecir a partir de la concentracin
actual de iones de hidrgeno que se determina con el pH.ACIDEZ
TITULABLE (NORMALIDAD) Y pH DE ALGUNAS SAVIAS DE PLANTAS
rganoNormalidadpH
Fruto de limnPecolo de ruibarboUvas verdesHojas de OxalisManzana
verdeHojas de Begonia rexHojas de Begonia tuberosaTomates
madurosPecolos de apio Espaa o
Celery.0,950,220,210,160,130,110,100,0630,0252,43,23,02,33,22,22,24,45,2
Los cidos dbiles no se encuentran totalmente disociados y tienen
casi todos sus tomos de hidrgeno en la forma de iones de hidrgeno
potenciales. Cuando un cido dbil se mezcla con su sal, mantiene un
pH casi constante, aunque se le aada grandes cantidades de iones de
hidrgeno o de hidroxilo. La mezcla de un cido dbil y su sal o de
una base dbil y su sal, que evitan los cambios bruscos de pH, se
denomina solucin buffer o tampn.Por ejemplo, cuando se aade 0,01
mol de HCl a un litro de agua pura, el pH cambia de su valor
inicial que es 7 a 2, un cambio de 5 unidades de pH. El pH se hace
100.000 veces ms cido. Sin embargo, cuando se aade 0,01 mol de HCL
a una solucin que contiene una mezcla de cido actico 0,1 M (CH3
COOH) y acetato de sodio (CH3COONa) 0,1M, el pH cambia de un valor
inicial de 4,74 a 4,66, un cambio de solo 0,08 unidades de pH, lo
que es aproximadamente 1,2 veces ms cida.El pH se puede determinar
mediante un electrodo de vidrio, que es sensible a la concentracin
de iones de hidrgeno. El electrodo de vidrio se calibra contra un
buffer de pH conocido. Otra forma de medir el pH es utilizando
indicadores, muchos de los cuales son cidos dbiles (designado
HInd). La especie aceptora de protones del indicador (Ind-) tiene
un espectro de absorcin diferente que la especie donadora de
protones:
Los indicadores son colorantes que cambian color a un pH ms o
menos especfico. Las flavonas cambian de incoloras a amarillas por
encima de pH 8; las antocianinas son rosadas o rojas por debajo de
pH 5 y azul o prpura por encima de ese pH.
Vamos a realizar algunos ejercicios para reforzar los conceptos
estudiados:1. Calcular la concentracin de protones de un vino tinto
cuyo pH es 3,7?[H+] = 10-pHpor lo tanto [H+] = 10-3,7o lo que es lo
mismo que: 2,0 x 10-4M.2. El pH del agua de lluvia de un rea
contaminada se determin que era 3,50. Cul es el valor de [H+] para
esa agua de lluvia?[H+] = 10-pHpor lo que [H+] = 10-3,5o lo que es
lo mismo que: 3,16 x 10-4M.3. Se encontr que el pOH del agua de una
pecera era de 6,59. Cul es el valor de [OH-] para el agua? [OH-] =
10-pOHpor lo que [OH-] = 10-6,59o lo que es lo mismo que:2 x
10-7M.As mismo podemos calcular el pH usando la relacinpH + pOH
=14, de donde elpH es 14-6,59 = 7,41.Ir al principio
ECUACIN DE HENDERSON - HASSELBALCHEsta ecuacin relaciona el pH
de la disolucin y el pKade un cido dbil (AH).
Cuando la concentracin de la sal es igual a la concentracin del
cido, el pH = pK; ya que el log de 1 es igual a cero. Las
soluciones buffers tienen su mximo poder de amortiguacin cuando el
pH es igual al pK.El protoplasma celular es amortiguado por sus
protenas, las que son efectivas en un rango de pH de 4 a 10.
Algunas savias celulares no tienen un buen poder de amortiguacin;
ya que su pH puede variar por adicin de CO2. En las plantas con el
metabolismo cido de crasulceas el pH puede estar cercano a 3. En
muchas plantas el pH disminuye durante la noche y se hace ms bsico
durante el da. En hojas deBryophyllumel pH durante el da puede ser
5,5; pero durante la noche puede caer a 3,8, en estas plantas el
cambio de pH se debe a la acumulacin decidos orgnicosdurante la
noche y su disminucin durante el da.Ir al principio
PROBLEMAS PROPUESTOS1. Calcular el pH de las soluciones que
tienen las siguientes concentraciones de [H+] o de [OH-] :a. 3,5 x
10-4M [H+]b. 1 x 10-3 M [H+]c. 1 x 10-9 M [H+]d. 1 x 10-4M [H+]e. 7
x 10-6 M [H+]f. 5 x 10-8M [H+]g. 3 x 10-11M [H+]h. 1 x 10-3M
[OH-]i. 7,8 x 10-4 M [OH-]2. Calcular la concentracin molar de [H+]
de las soluciones cuyos pH se muestran a continuacin:a. 2,73 ; b.
5,29 ; c. 8,65; d. 11,123.Calcular cuantas veces es ms cida una
solucin de pH 2 que una solucin de pH 5?4. Se titularon 25 ml de
jugo de naranja con 5,2 ml de KOH 0,5 N. Calcular la normalidad del
jugo?Ir al principio
PROBLEMAS RESUELTOS1. Se titularon 25 ml de jugo de pia con 5 ml
de KOH 0,5 N. Calcular la normalidad del jugo de
pia?Respuesta:Volumen conocido (V1) =5 ml x Normalidad conocida
(N1) =0,5 N esproporcional al Volumen del desconocido (V2)= 25 ml x
Normalidad del desconocido.La normalidad del jugo de pia es 0,1
normal.2.Calcular el pH de la solucin final cuando se aaden 100 ml
de NaOH 0,1 M a 150 ml de CH3COOH 0,2 M (Ka = 1,8 x 10-5).Solucin:
Sabemos que 150 ml de CH3COOH 0,2 M tienen 0,03 moles de CH3 COOH.
As mismo 100 ml de NaOH 0,1 M contienen 0,01 moles de NaOH . Al
mezclarse estos, 0,01 moles de NaOH neutralizan 0,01 moles de
CH3COOH para formar 0,01 moles de acetato de sodio y permanecern
libres 0,02 moles de CH3COOH. Ambos estn contenidos en un volumen
de 250 ml.Aplicando la ecuacin de Henderson-Hasselbalch
tenemos:Primero debemos calcular el pKa = - log 1,8 x 10-5= 4,74De
tal forma que:
3. Determinar la relacin de las concentraciones depara preparar
un buffer de pH 5,0. El pKa del cido actico es 4,66.
4. Determinar el pH de un buffer lactato, que tiene una
concentracin de cido lctico de 0,050M, y la concentracin del in
lactato es 0,32 M, sabiendo que la constante de disociacin aparente
del cido lctico ( CH3- CHOH- COOH ) es 1,38 x 10-4.Se calcula
primero el pKa que es igual a: pKa= - log 1,38 x 10-4= 3,86.
5. El pH del medio interno de una clula es 6,4. Calcular la
relacin de las concentraciones de:si la segunda constante de
disociacin para el cido fosfrico K es 6,31 x 10-8.CRECIMIENTO DE
LAS PLANTAS Y pH.El rango de pH para el crecimiento de las plantas
est generalmente entre pH 6 - 7, sin embargo este varia con las
diferentes especies de plantas, ya que hay especies que toleran muy
bien la acidez y otras los suelos bsicos.CONCEPTO DE pH E
IMPORTANCIA EN FERTIRRIGACINEnlace de inters:
http://www.infoagro.com/abonos/pH_suelo.htmIr al principio
Bibliografas:http://web.ukonline.co.uk/fred.moor/soil/ph/p010601.htmhttp://web.ukonline.co.uk/fred.moor/soil/ph/p010602.htmhttp://web.ukonline.co.uk/fred.moor/soil/ph/p010604.htmhttp://web.ukonline.co.uk/fred.moor/soil/ph/p010603.htmhttp://web.ukonline.co.uk/fred.moor/soil/ph/p010605.htm
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Este es un Material didctico elaborado por:Rubn Hernndez Gil,
PhD.Profesor de Fisiologa Vegetal, Departamento deBotnica, Facultad
de Ciencias Forestales y Ambientales.Universidad de Los Andes -
Mrida - Venezuelae-mail:[email protected] 2001 - Version 2.0
- Reservados todos los derechos.Revisado: 07 de abril de 2005
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