1) scalas del pH:
El pH es una
medida de acidez o alcalinidad de una disolución. El pH indica la concentración de iones hidronio [H3O+] presentes en
determinadas sustancias.
La sigla significan potencial de
hidrógeno o potencial de hidrogeniones (pondus Hydrogenii opotentia Hydrogenii; del latín pondus, n. = peso; potentia, f. = potencia; hydrogenium, n. = hidrógeno). Este
término fue acuñado por el químico danés S. P. L. Sørensen (1868-1939), quien lo definió como el
opuesto del logaritmo en base 10 (o el logaritmo del
inverso) de la actividad de los iones hidrógeno.
Desde entonces, el término "pH" se ha utilizado universalmente
por lo práctico que resulta para evitar el manejo de cifras largas y complejas.
En disoluciones diluidas, en lugar de utilizar la actividad del ion hidrógeno,
se le puede aproximar empleando la concentración molar del ion hidrógeno.
Por ejemplo, una concentración de [H3O+] = 1 × 10–7 M
(0,0000001) es simplemente un pH de 7 ya que: pH = –log[10–7] = 7
La escala de pH típicamente
va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con pH
menores a 7 (el valor del exponente de la concentración es mayor,
porque hay más iones en la disolución) y alcalinas las que tienen pH mayores a 7. El
pH = 7 indica la neutralidad de la disolución (cuando el disolvente
es agua).
En productos de aseo y limpieza se suele hacer uso del término "pH
neutro". En este caso la neutralidad hace referencia a un nivel de pH 5,5.
Debido a las características de la piel humana, cuyo pH es 5,5, se indica
neutralidad de pH en este tipo de productos que están destinados a entrar en contacto
con nuestra piel para destacar su no agresividad. Si se aplicaran productos de
pH 7 a nuestra piel se produciría una variación del pH cutáneo con posibles
consecuencias negativas.
2) Equilibrio natural o ecológico
En un
mismo lugar como la Tierra, convivimos diferentes poblaciones de seres vivos,
que compartimos recursos, como el agua, la luz y el territorio. Frente a esta
realidad, el equilibrio natural o estabilidad de la
naturaleza, se refiere a las relaciones entre los seres, con el medio y
entre ellos.
Los
vegetales que hoy conocemos tienen sus partes principales bien definidas:
Raíz:
órgano generalmente subterráneo, que fija el vegetal al suelo. A través de él,
incorpora el agua y las sales minerales que hay en el suelo, para la fabricación
de su alimento.
Tallo
y hojas: se ubican, por lo general, sobre la superficie del suelo. Ambos
órganos captan la energía lumínica del Sol y la transforman en energía química,
que será ocupada por el vegetal en la fabricación del alimento. Esto ocurre
gracias a la presencia de la clorofila, pigmento verde que se encuentra en
todos los vegetales.
Ellos
son los únicos seres vivos capaces de fabricar su propio alimento,
utilizando los elementos del entorno. Por ello, se les denomina organismos autótrofos.
Después
de los vegetales, aparecieron los primeros indicios de vida animal primitiva.
Estos surgieron en el mar, al igual que los vegetales.
Hoy en
día, podemos encontrar una gran variedad de animales, que los científicos han
dividido en dos grandes grupos:
Invertebrados: no presentan huesos o vértebras. Son
los más abundantes del planeta (95 por ciento). En este grupo encontramos:
gusanos, moluscos, artrópodos (insectos, arácnidos, crustáceos) y equinodermos.
Vertebrados o cordados presentan un cordón nervioso y un
esqueleto interno, formado de huesos o cartílagos. Los científicos han dividido
a este grupo en: peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos. La gran mayoría
de ellos se reproducen por huevos (ovíparos), es decir, se desarrollan fuera
del vientre materno. Los mamíferos son los únicos que se reproducen por cría
viva (vivíparo), lo que quiere decir que sus crías se desarrollan dentro del
vientre de la hembra.
Los
animales no pueden fabricar su propio alimento y se les conoce como organismos heterótrofos. Deben buscar sus nutrientes, y según esto podemos
clasificarlos en tres grupos: herbívoros (se alimentan solo de vegetales),
carnívoros (se alimentan de otros animales) y los omnívoros (se alimentan tanto
de vegetales como de otros animales).
Animales
y vegetales obtienen de la naturaleza los elementos básicos para vivir. Los
vegetales utilizan el agua del suelo, que ha llegado hasta allí mediante el
riego o las lluvias. El agua es absorbida por las plantas mediante la raíz, al
igual que las sales minerales.
Los
vegetales también necesitan aire, del que aprovechan el gas carbónico (CO2),
que ocupan en la fabricación de su alimento; y el oxígeno (O2),
básico para la respiración.
Asimismo,
a través de sus partes verdes (tallos y hojas) captan la energía luminosa que
proviene del Sol, la cual les sirve para producir su alimento.
Los
animales beben el agua de los ríos, lagos, riachuelos, rocíos, pozos, etcétera.
Del aire, obtienen oxígeno; y del Sol, luz y calor, que les permiten realizar
todas las actividades diarias. Por último, los alimentos que consumen les
brindan energía.
El
oxígeno que los seres humanos ocupamos en la respiración, proviene de los
vegetales. A su vez, nosotros entregamos gas carbónico a los vegetales, que
ellos utilizan en la fabricación de su alimento.
La
vida en el planeta se renueva día a día, los nacimientos y las muertes están en
equilibrio con la naturaleza (excepto en la especie humana). Cada ser vivo debe
cumplir un ciclo: nacer, desarrollarse, reproducirse y morir. Esto ocurre y
ocurrirá por siempre.
En el
interior de la semilla se encuentra el embrión de una planta y ésta llegará a
germinar (crecer) si se dan las condiciones de: suelo húmedo, luminosidad y
cuidados. Esta semilla puede encontrarse en el interior de un fruto carnoso
(manzana, naranja o ciruela) o en un fruto seco (almendras, nueces o maní).
También, existen plantas que no dan semillas, y se reproducen por esporas, como
los helechos. Éstos se esparcen por el aire, gracias a la acción del viento o
caen directamente al suelo.
En los
animales no mamíferos, el nuevo ser se encuentra en el interior de un huevo y
éste se desarrolla fuera del cuerpo de la hembra.
En los
mamíferos, como nosotros, el desarrollo del embrión se realiza en el interior
del cuerpo de la hembra y es ahí donde termina de completar su primera etapa de
vida. Una vez salido del vientre materno, el nuevo ser necesita de los cuidados
de su madre, quien lo amamanta con su leche y lo cuida hasta que adquiere su
independencia.
Nuestro
planeta es rico en vida animal y vegetal, y nosotros formamos parte de él. Por
eso, debemos cuidarlo y protegerlo, ya que si lo dañamos nos perjudicamos
también a nosotros mismos.
En la Tierra, nos relacionamos tanto con aquellos
elementos vivos como con otros no vivos. Estos son: aire, agua, tierra,
minerales, energía lumínica (Sol), etcétera.
En nuestro mundo, podemos encontrar numerosos ecosistemas
de gran tamaño, por ejemplo:
-Selva, desierto, pradera, sabana, etcétera.
-Río,lago, laguna, pantano, charca, etcétera.
-Asimismo, existen otros más pequeños y hasta
microscópicos, como:
El tronco y el cuerpo de animales muertos, que sirven de
vivienda para muchos animales y vegetales como: hormigas, baratas, arañas, gusanos,
helechos, pasto, musgos, etcétera.
Una gota de agua estancada (sin movimiento).
Además, hay ecosistemas creados por el hombre. Entre
ellos podemos nombrar al acuario y al terrario
3) Teoría
ácido- base duro- blando:
La teoría ácido-base duro-blando, también conocida como teoría ABDB, concepto ácido-base de Pearson, teoría HSAB (por sus
siglas en inglés) es un modelo ampliamente utilizado en química para explicar la estabilidad de los compuestos y mecanismos de reacción. Esta teoría asigna los términos
'duro' o 'blando', y 'ácido' o ''base' a lasespecies
químicas. Se aplica
el término 'duro' a aquellas especies que son pequeñas, tienen estado de oxidación o carga
alta (el criterio de carga se aplica
principalmente a los ácidos, aunque también en menor grado a las bases), y son
débilmente polarizables. Se aplica el
término 'blando' a aquellas especies que son grandes, tienen estado de
oxidación o carga pequeña, y son fuertemente polarizables.
Esta teoría
es usada en contextos donde una descripción cualitativa, más que cuantitativa,
ayudaría a entender los factores predominantes que controlan las propiedades
químicas y reacciones. Esto es especialmente así en la química de metales de transición, donde se han hecho numerosos
experimentos para determinar el ordenamiento relativo de losligandos y los metales de transición, en
términos de su dureza y blandura.
La teoría
ABDB es también muy útil en predecir los productos de las reacciones de
metátesis.
Recientemente se ha visto que incluso la sensibilidad y desempeño de losmateriales
explosivos puede ser explicada a partir de la
teoría ABDB.
Ralph Pearson introdujo el concepto ABDB a
principios de la década de 1960 en
un intento de unificar la química de las reacciones inorgánica y orgánica.
4) Indicadores de ácidos y bases.
4) Indicadores de ácidos y bases.
Desde tiempos muy antiguos, se conocen distintas sustancias de origen
orgánico que tienen la propiedad de cambiar su color, dependiendo de las características ácidas o básicas de
las sustancias a las que son añadidas. En la actualidad, estas sustancias, y
muchas otras, que se han introducido en el uso habitual de los laboratorios
químicos, se utilizan con la finalidad de determinar el valor del pH de
las disoluciones, así como también, el punto final de las valoraciones ácido
–base. Dichas sustancias reciben el nombre de indicadores ácido-base.
Así podemos definir a un indicador
ácido-base como, una sustancia que puede ser de carácter ácido o
básico débil, que posee la propiedad de presentar coloraciones diferentes
dependiendo del pH de la disolución en la que dicha sustancia se encuentre
diluida.
5) Sistema regulador del pH.
REGULACION DEL pH DEL ORGANISMO
Todos los procesos fisiológicos que tienen
lugar en nuestro organismo, incluyendo la contractilidad muscular, las
reacciones metabólicas, la conformación de las proteínas y el funcionamiento
del SNC, entre otros, están profundamente influidos por el pH de nuestro medio
interno. Por esta razón las variaciones del equilibrio ácido-base (que
determinan el pH) deben estar finamente reguladas. El mantenimiento del pH
dentro de límites estrechos, es de vital importancia para los seres vivos.
Desarrollaremos a continuación conceptos bioquímicos que nos permitan
comprender el concepto de pH y los diferentes sistemas del organismo que se
encargan de regularlo.
Regulación
del pH
Existen tres sistemas de regulación de pH o
del Equilibrio Ácido-Base
1) Sistemas Buffer de los Líquidos
Corporales.
2) Riñón, excretando excedentes por orina.
3) El sistema respiratorio.
SISTEMAS
BUFFER DE LOS LÍQUIDOS CORPORALES
Los denominados sistemas tampón o buffer
representan la primera línea de defensa que posee nuestro organismo ante los
cambios desfavorables en el pH. Esto se debe a su capacidad de aceptar o ceder
protones de manera tal de compensar los desequilibrios de nuestro medio
interno, manteniendo los valores de pH dentro de un rango estricto.
Las soluciones buffer están constituidas
por un ácido débil y su base conjugada. Ahora bien, que es un ácido débil? Si
AH es un ácido débil significa que la unión AH no es vencida fácilmente por la
interacción de las especies químicas A- y H+ con el agua. Por lo tanto AH se
disociará parcialmente. En este caso A- es la base conjugada del ácido AH ya
que posee la capacidad de aceptar protones para convertirse en AH.
En este punto debemos preguntarnos cuales
son las características que hacen que un buffer sea útil. En este sentido
encontramos dos elementos. En principio debemos recordar que el pKa representa
el valor de pH en el que un sistema buffer puede alcanzar su máxima capacidad
amortiguadora. Cada sistema buffer tendrá un valor de pKa característico.
Puesto que lo que pretendemos es mantener un pH alrededor de 7,40 serán buenos
amortiguadores aquellos sistemas cuyo pKa esté próximo a dicho valor. En
segundo lugar debemos considerar que la concentración de las soluciones buffer
debe ser elevada, de lo contrario su capacidad sería agotada muy rápidamente.
REGULACIÓN
RENAL DEL PH
El sistema renal tiene una participación
clave en la homeostasis del pH ya que por medio de tres mecanismos regula la
concentración de HCO3-.
Regula el HCO3- recuperado o reabsorbido
del filtrado glomerular. El bicarbonato es filtrado continuamente hacia la luz
del túbulo renal de modo que en el filtrado glomerular intacto la concentración
de bicarbonato es prácticamente igual a la del plasma, de ahí la importancia
del proceso de reabsorción del mismo. A la concentración fisiológica de
bicarbonato plasmático (24 mEq/l), prácticamente todo el bicarbonato filtrado
va a ser reabsorbido. Este proceso tiene lugar fundamentalmente en el túbulo
contorneado proximal (TCP) donde se reabsorbe un 85%. El resto es reabsorbido
en el asa de Henle (10-15%) y en el túbulo contorneado distal (TCD) y colector.
Genera HCO3- nuevo que reemplaza al que se pierde amortiguando ácidos
producidos por el organismo.
Si a pesar del proceso de reabsorción la
concentración de bicarbonato plasmático permanece por debajo del valor normal,
en las células tubulares se va a sintetizar bicarbonato. Esto sucede fundamentalmente
en el túbulo contorneado distal a partir del CO2 procedente de la sangre o del
propio metabolismo de la célula tubular por acción de la anhidrasa carbónica.
El H2CO3 así generado se disocia en bicarbonato que se reabsorbe hacia la
sangre y un protón que es eliminado.
Secreta HCO3- en condiciones de alcalosis
crónica. El sistema renal es lento en su ejecución como sistema amortiguador,
requiriendo entre 10 y 20 horas para iniciar una actuación eficaz y 4-5 días
para desarrollarse por completo. Es por eso que su accionar es muy eficaz en
condiciones de desequilibrio crónico.
REGULACIÓN
RESPIRATORIA DEL PH
Nuestro sistema respiratorio se encarga de
regular la presión parcial de dióxido de carbono (PCO2) arterial. El CO2 es
barrido en los pulmones por la ventilación. La presión parcial de dióxido de
carbono es proporcional a su concentración. Nuestros pulmones regulan
indirectamente la concentración de ácido del organismo. Al ser la PCO2 de la
sangre mayor que la alveolar, en condiciones normales se va a producir una
difusión neta de CO2 hacia el interior del alveolo desde donde será eliminado.
La respuesta ventilatoria ante los cambios
de pH es una respuesta rápida y está mediada por los quimiorreceptores de los
cuerpos carotídeos y aórticos y del centro respiratorio bulbar. Dichos
receptores son sensibles a los cambios de la concentración de protones del
líquido extracelular y a los cambios en la PCO2, de manera que ante un descenso
del pH (o el ascenso de la PCO2), el aumento en la concentración de H+ estimula
a los quimiorreceptores provocando una hiperventilación, aumentando de este
modo la eliminación de CO2, y disminuyendo por tanto la PCO2 arterial. Por el
contrario, si el pH se eleva el descenso de la concentración de protones inhibe
los quimiorreceptores provocando un descenso rápido de la ventilación, una reducción
de la eliminación de CO2, y por tanto una elevación de la P CO2 arterial.
La capacidad del sistema respiratorio como
sistema buffer es 1 a 2 veces mayor que el del resto de los sistemas. La
duplicación de la tasa ventilatoria (hiperventilación) implica un ascenso del
pH en 0,25 unidades. Una disminución a la mitad de la tasa ventilatoria
(hipoventilación) implica in descenso de 0,25 unidades de pH.
6) Titulación de
soluciones:
La titulación implica la adición de una solución, denominada titulante, desde una bureta hasta un recipiente que contiene la muestra, denominada analito. Un diagrama del pH de la solución analito como función del volumen del titulante añadido durante una titulación
7) Ácidos políticos:
Los ácidos polipróticos (ácidos poliácidos o ácidos poliprotónicos) son ácidos que tienen más de un hidrógeno ionizable. Estos ácidos disocian en
más de una etapa y cada etapa presenta su propia constante de equilibrio.
Los ácidos
polipróticos no ceden de una vez y con la misma facilidad todos los protones, sino que lo hacen de forma
escalonada, y cada vez con mayor dificultad. Las correspondientes constantes de
disociación, disminuyen mucho
(aproximadamente un factor de 10-5) para cada una de las sucesivas ionizaciones.
¿en que valores se establece una tabla de ph en disolucion acuosa?
¿que ecosistemas podemos encontrar en nuestro planeta?
¿atraves de que se regula el HCO3 en el pH?
¿en que valores se establece una tabla de ph en disolucion acuosa?
¿que ecosistemas podemos encontrar en nuestro planeta?
¿atraves de que se regula el HCO3 en el pH?