hola mi nombre es andrea medeiros son docentes del departamento de bioquímica y en este vídeo hablaremos de sistemas amortiguadores vamos a comenzar observando esta tabla donde se muestran los ph de sustancias de diferentes entornos tanto de la naturaleza como de los seres vivos como de productos que podemos utilizar normalmente en la casa mirando estos últimos podemos ver que dentro de los productos que usamos como detergente y artículos de limpieza presentan un ph básico también podemos ver que la leche la lleno de huevo es tienen un ph cercanos a la neutralidad así como sabemos que el agua tiene un ph 7 por otro lado también vemos que hay distintas bebidas que presentan un ph ligeramente ácido así como los jugos de naranja o limón que ya tienen un ph más yendo a la naturaleza podemos ver que hay distintos peajes dependiendo de dónde se encuentra el agua por ejemplo en un lago salado podemos ver que presenta un ph bastante básico la lluvia ácida que cae en determinados lugares tiene un ph bastante ácido también podemos ver dentro de los seres vivos que hay bacterias que viven en ph más extremos ya sea básicos o ácidos y que distintos fluidos de los seres vivos presenta ph cercanos a la neutralidad siendo ya a valores de ph dentro del cuerpo humano podemos ver en la tabla los rangos de ph de diferentes órganos o fluidos de parte de los fluidos sabemos que participan en la digestión en la lubricación en el transporte de oxígeno y nutrientes en la protección y que por tanto se tienen que mantener los niveles de acidez en límites adecuados para que esas funciones se puedan realizar si nosotros vamos ahora a ver por ejemplo los distintos órganos sabemos también que hay muchas reacciones químicas que se llevan a cabo en los sistemas en los sistemas vivos y son muy sensibles al ph esas reacciones muchas veces están catalizadas por enzimas que son eficaces dentro de límites muy estrechos de ph y estamos hablando de ph que es el ph bueno el ph es el menos logaritmo de la concentración de protones o lo que es igual el logaritmo de 1 sobre concentración protones la función y las propiedades de logaritmos qué quiere decir esto que al aumentar la concentración de protones el ph disminuye como pudimos observar en la tabla el ph normal del plasma es alrededor de 7 con 40 y eso se corresponde a una concentración de protones de 40 nano molar si recuerdan el nano molar implica una multiplicación por diez a la menos nueve o sea que estaríamos hablando de 40 por 10 a la menos 9 molar de protones si baja el ph de 735 que es el ph inferior del medio interno y que se corresponde a una concentración de 44 con 7 nano molar estaríamos en condiciones de acidosis por debajo de ese 7 35 el rango del ph del medio interno va hasta 7 con 45 que se corresponde a una concentración de 35.5 nada no mora y por encima de eso estaríamos en alcalá desviaciones mayores de este intervalo de ph pueden tener efecto sobre la función de proteínas la estabilidad de membranas celulares a tal punto que el ph compatible con la vida va entre 6 con 8 y 7 con 8 lo que se recorre es pont de a concentraciones de protones de 160 a 16 nano moral y porque se puede llegar a esas variaciones del ph del medio interno cuáles son las amenazas al ph bueno durante el metabolismo se generan tanto ácido fijos como ácido sulfúrico ácido fosfórico ácido láctico cuerpos cetónicos y también ha sido por latir es como el co2 general de 50 a 100 mil equivalentes por día de ácidos fijos y de 15 a 20 moles por día de ácidos volátiles el co2 a su vez se puede combinar con el agua formando ácido carbónico que es un ácido débil y se disocia por tanto en bicarbonato y protones por esta razón el cuerpo humano tiene un sistema de amortiguadores presentes en las células y en los líquidos corporales un sistema amortiguador es una mezcla de ácido débil y su base conjugada que resiste a los cambios de ph tras el agregado de un ácido o una base a dicha solución ambos componentes deben estar en cantidades similares y cuáles son entonces los amortiguadores fisiológicos que pueden amortiguar esos cambios en nuestro cuerpo tenemos amortiguadores inorgánicos como el bazar fosfato o el bicarbonato y amortiguadores orgánicos como la hemoglobina y otras proteínas plasmáticas cada uno de estos amortiguadores aporta distinto porcentaje a la amortiguación del cambio de ph [Música] que debe tener por tanto un sistema amortiguador para que sea eficiente un sistema amortiguador debe tener un ph adecuado y una capacidad amortiguador a adecuada por tanto son dos términos ph el ph del ba y su capacidad de amortiguador a que tenemos que tener en cuenta si nosotros tenemos el ácido débil y su base conjugada que constituyen el sistema de amortiguador podemos escribir como para cualquier equilibrio químico una constante de equilibrio en este caso como es un ácido tenemos una constante de acidez casi toda constante de equilibrio se puede escribir como el producto de las concentraciones de su producto sobre las concentraciones de sus reactivos en este caso es la concentración de la base conjugada por la concentración del protón dividido la concentración del ácido si nosotros reordenamos esta ecuación y despejamos la concentración de protones pasamos la concentración del ácido multiplicando y la concentración de la base dividiendo nos queda que la concentración de protones es igual a la casua por la concentración del ácido sobre la concentración de la base si aplicamos logaritmo a ambos lados de la ecuación y basados en las propiedades del logaritmo donde el logaritmo de un producto es igual a la suma de sus logaritmos nos queda que el logaritmo del protones es igual al logaritmo de casa más logaritmo de la concentración del ácido sobre la base si multiplicamos por menos 1 a ambos lados lo que cambia aquí es que al tener el menos logaritmo de esto es igual al logaritmo del inverso como nosotros sabemos por definición que el ph es menos logaritmo de la concentración de protones y el pk suárez menos logaritmo de casa nos queda que ph es igual a pk súa más logaritmo de la concentración de la base sobre el ac a lo que es la ecuación de henderson y hasselbaink si queremos analizar un poquito más esta ecuación que va a ser tan importante para hallar los distintos componentes y condiciones del sistema amortiguador podemos ver que si las concentraciones del ácido y la base conjugada son iguales esta relación nos queda igual a 1 y entonces si sustituimos en la ecuación de henderson y hasselbaink nos queda que ph es igual a pk más el lugar lleno de 1 y el logaritmo de 1 es cero por tanto nos queda que el ph es igual a pecar en este caso cuando ph es igual a pecado vamos a estar en la máxima capacidad amortiguadora del sistema va a hacer y qué es eso entonces qué es la capacidad amortiguadora es la cantidad de ácido o bases que un sistema puede neutralizar antes que el ph empiece a cambiar apreciablemente y eso va a depender de la mezcla de la ciudad débil y su base con jugada de cuanto más concentrado el buffer mayor capacidad motivadora voy a tener cuando las concentraciones de ácido débil y su base conjugada se igualan como dijimos recién voy a estar en la máxima capacidad de amortiguador a donde el ph va a ser igual a pk azul lo anterior o sea cómo cambia la ecuación de henderson y hazel but frente al agregado de un ácido de una base y cómo es la amortiguación del buffer lo podemos visualizar en una curva de titulación y qué es una curva de titulación es una representación gráfica de la variación del ph en una solución en respuesta al agregado de hidroxilo provenientes de una base fuerte y/o de protones de un ácido fuerte podemos por ejemplo tener en este tema tras una solución de un ácido débil a ph totalmente ácido irle agregando gotita gotita desde una muleta de una base fuerte por ejemplo hidróxido de sodio entonces estamos agregando a una solución de ácido débil a ph ácido equivalentes de horche esa es una de las formas de hacer una curva de titulación y es la que tenemos representada acá un ácido mono pro tico que quiere decir una ciudad mono platicó es aquel que tiene sólo un protón por lo tanto este ácido débil genérico representado como h se va a disociar en protón y su base con jugada y acá vamos a tener la representación de cómo varía al ph frente al agregado de los equivalentes de o h inicialmente en el punto 1 vamos a tener todo como ha sido débil acá no tenemos en este punto el sistema amortiguador porque todo está como asia al empezar a agregar los baches empieza a subir el ph hasta que llegamos al punto 2 donde tenemos que ph es igual a pk donde las concentraciones del ácido y su base conjugada son iguales vemos como acá en esta parte se achata la curva quedando como una meseta y entonces en esa zona va a ser la zona de amortiguación d sistema esa zona se corresponde a más o menos una unidad de ph del valor de ve casual si nosotros seguimos agregando equivalentes o sea pasamos desde 0 5 que gastamos en el punto donde el ph es igual a pk vamos a llegar al punto 3 donde tenemos a todo como la base con jugada y es el punto final de nuestra titulación donde gastamos un equivalente de bache por que titulamos totalmente un proto podemos ver este ejemplo genérico a un ejemplo en particular por ejemplo el ácido acético el ácido acético semar y social generando acetato que es su base con jugada y protón entonces si vemos la curva de titulación para el ácido acético vemos al igual que en el ejemplo genérico que en el punto 1 tenemos todo como ácido en el punto dos tenemos mitad como ácido y mitad como base con jugada y en el punto 3 todos como base conjugado que tenemos la zona de amortiguación donde es más menos una unidad del ph en este caso del pk perdón en este caso el picada es 476 por tanto vamos a ir de 3.76 a 5 con 76 esta va a ser la zona de amortiguación para el sistema ácido acético acetato podemos ver también un ejemplo de curva de titulación para un ácido tríptico por ejemplo el ácido fosfórico que quiere decir que es un ácido tríptico quiere decir que tengo tres protones para titular y por cada protón que yo vas a titular voy a tener un equilibrio y un p casual en el primer equilibrio teníamos tres protones disociamos uno nos quedamos con dos en el segundo partidos si de la base conjugada está generada iba a ser ahora me ha sido débil se disocia un protón y genera una molécula con un solo protón luego vamos a titular por último el último pero tomo el ácido fosfórico generando fosfato y protón en este caso entonces tenemos tres picadas estos picas están dados a los valores a 25 grados si nosotros daríamos la temperatura vamos a ver que tienen ligeras variaciones y los pueden encontrar en la literatura veamos entonces cómo es la curva de titulación bueno tenemos la variación de ph en el eje y frente al agregado de los equivalentes de baches entonces al ir agregando vemos que en el punto medio de la titulación del primer protón vamos a ver hasta 20 5 luego 11 con 5 en el punto medio de la titulación del círculo protón 2 cuando terminamos de titular el segundo protón 2 con 5 en el punto medio de la titulación del tercer protón y por último vamos a haber utilizado tres equivalentes de 8 para titular los 3 protones como vemos tenemos tres curvas iguales a las que teníamos para un ácido monoproducto nada más que tenemos están una a continuación de la otra este es el punto inicial de toda la titulación este es el punto final y en el medio vamos a tener el punto final del primer protón el punto final del segundo pero todo que coinciden con los puntos iniciales y 3er tenemos además los pecados representados en la curva de titulación donde el pk 1 se corresponde a la primera disociación el pecado sala segunda disociación y el pk 3 a la tercer disociación en torno a una unidad de ph + - el valor de pk tenemos la zona de amortiguación que está marcada en el recuadro en rojo por lo tanto dependiendo del ph al cual yo esté voy a tener un equilibrio del ácido fosfato que va a estar amortiguado se desea una solución de ácido débil y base conjugada se le añade una base fuerte si nosotros añadimos provenientes de una base fuerte reaccionan con el componente ácido del amortiguador en este caso el ácido acético para formar agua y la base conjugado los hidroxi los agregados que tenderían a aumentar el ph de la solución son amortiguados por el ácido al final la concentración de hidroxilo si protones se mantiene igual a lo que había previo al agregado de la fase fuerte sin cambios del ph qué sucede sea una solución de ácido débil base con jugadas se le añade un ácido fuerte bueno en este caso los protones del ácido fuerte reaccionan con el componente básico del amortiguador formando más cantidad de ácido débil los protones agregados que tenderían a disminuir el ph de la solución son amortiguados por la base con jugada en este caso el acetato al final de la reacción la concentración de protones hidroxilo se mantiene igual a la que teníamos previo al agregado de los protones sin cambios del ph una característica es que si bien se puede amortiguar los agregados de base o de ácido fuerte esta capacidad de amortiguadores es limitada nosotros acá podemos observar en esta tabla bien la diferencia de agregar ácido clorhídrico e hidróxido de sodio concentrado al agua oa un sistema amortiguador podemos ver que si agregamos un mililitro de ácido clorhídrico 10 molar al agua nos cambia el ph de 7 a 2 o sea que tenemos cinco unidades de cambio de ph lo mismo sucede si le agregamos un mililitro de hidróxido de sodio 10 molar al agua también tenemos un cambio de cinco unidades de ph en este caso aumentando el ph que pasa cuando se lo agregamos a un sistema amortiguador por ejemplo formado por ácido cítrico y acetato de sodio en iguales concentraciones o sea que estoy en una situación de máxima capacidad amortiguador como sabemos el pecado de este sistema es 476 si nosotros le agregamos un mililitro de ácido clorhídrico 10 molar nos va a variar muy poquito la concentración de acetato y ácido acético y por tanto el ph final sólo va a variar 0,0 unidades pasando de 4.76 a 4.75 también podemos observar que en frente al agregado de un litro de hidróxido de sodio 10 mol a la variación también es muy pequeña como nosotros calculamos esto bueno supongamos que estamos viendo el agregado de ácido clorhídrico y el ácido acético esos protones agregados van a reaccionar como vimos a las diapositivas anteriores con la base conjugada formando más cantidad de ácido débil y como podemos calcular estos valores que están en la tabla cuánto es el cambio de ph bueno para eso nos basamos en la ecuación de henderson y hasselbaink que relaciona el ph con la p casual con las concentraciones de base con jugada y de la seo nosotros ahora si le agregamos protones tenemos que calcular las nuevas concentraciones de base conjugada y ácido después del agregado de ese ácido cómo lo vamos a hacer bueno la nueva concentración de base conjugado la podemos calcular como la concentración inicial menos x que es el x es los protones agregados estos protones que van a haber reaccionado con la base conjugada formando más cantidad de ácido débil y cuál va a ser la nueva concentración del ácido de bueno la inicial que tenía más un equivalente a los protones agrega por tanto para calcular el nuevo ph frente al agregado del ácido clorhídrico sustituimos en la ecuación de henderson y hazel las nuevas concentraciones de base conjugada y ácidos nos queda ver cómo elegimos nosotros un buen sistema amortiguador entonces hasta ahora mismos tres grandes características de los sistemas amortiguadores que están compuestos por un ácido débil y su base conjugada que su mayor amortiguación es a un ph igual al pecado y que la zona de amortiguación es más o menos una unidad en el entorno del pk cuanto más concentrado más capacidad amortiguador a tiene entonces tenemos que ver aquí ph nosotros queremos de amortiguar supongamos que queremos mantener constante una solución a ph 7 él va a ser ácido acético acetato tiene un pico de 4.76 es un buen buffer para mantener constante el ph a 7 si nosotros vemos como vimos anteriormente la disociación del ácido acético y su curva de titulación podemos ver que la zona de amortiguación del ácido acético si consideramos más o menos una unidad de ph y que su pk es 476 nos quedan un rango de 3.76 a 576 nosotros queremos amortiguar a ph 7 por tanto como vemos el buffer ácido acético acetato no es un buen sistema amortiguador kph 7 y no podemos utilizarlo en nuestra solución que otro sistema vimos bueno vimos el sistema del ácido fosfórico dijimos que tenía 3 protones para disociar y por tanto tiene tres equilibrios de disociación tres pec a cada una correspondiente a una disociación del protón por tanto tenemos tres zonas amortiguación es que abarcaban más menos una unidad de ph del valor de pecado si vemos la curva nuevamente vemos que teníamos tres zonas de mesitas sí y podemos ver que al ph que nosotros queremos amortiguar a ph 7 hay una zona de meseta del ácido fosfórico la correspondiente al equilibrio de h 2b o 4 - para dar hp o 42 metros es el segundo equilibrio del ácido fosfórico que tiene un pecado de 7 con 2 y que comprende la zona de amortiguación que nosotros queremos a ph 7 por tanto el buffer fosfato con el segundo equilibrio de disociación es un buen sistema amortiguador a ph 7 y lo podemos utilizar en nuestra solución para terminar vamos a ver puntos importantes que tenemos que tener en cuenta acerca de una solución amortiguador es una mezcla de un ácido débil y su base conjugada ambos presentes en proporciones similares el ph de una solución amortiguadora se mantiene casi constante tras la adición de pequeñas cantidades de ácido o de base la máxima capacidad amortiguadora es cuando el ph es igual al pecado del ácido débil la elección del buffer a utilizar depende de su pecado y de su concentración espero que el contenido de este vídeo les haya sido útil y como siempre lo tienen que complementar con la lectura correspondiente al tema gracias