2 tarea de bioqumica
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MILAGRO ZAPATA C-1-723-1097 Proteínas, Aminoácidos, Péptidos, y Polipéptidos. Las proteínas consisten de cadenas lineales de aminoácidos caracterizadas por la subestructura -CH (NH2) COOH. Un átomo de nitrógeno y dos de hidrógenos forman el grupo amino (-NH2) y el ácido es un grupo carboxilo (-COOH). Los aminoácidos se unen a otros cuando el grupo carboxilo de una molécula reacciona con el grupo amino de otra molécula formando un enlace peptídico -C (=O) NH- y liberando una molécula de agua (H2O). Los aminoácidos son los constituyentes básicos de las enzimas, hormonas, proteínas, y tejidos del cuerpo. Un péptido es un compuesto de dos o más aminoácidos. Los oligopéptidos tienen diez o menos aminoácidos. Los polipéptidos y las proteínas son cadenas de más de diez aminoácidos, pero los péptidos que contienen más de 50 aminoácidos se clasifican como proteínas. Las claras de huevo consisten de proteína En el reino animal, los péptidos y las proteínas regulan el metabolismo y proporcionan apoyo estructural. Las células y los órganos del cuerpo son controlados por hormonas peptídicas. Una insuficiencia de proteína en la dieta puede prevenir la producción adecuada de hormonas peptídicas y proteínas estructurales para mantener las funciones normales del cuerpo. Algunos aminoácidos funcionan como neurotransmisores y moduladores de varios procesos fisiológicos, mientras que las proteínas catalizan muchas reacciones químicas en el cuerpo, regulan la expresión génica, controlan el sistema inmunitario, forman los constituyentes mayores de los músculos, y son los elementos estructurales principales de las células. La deficiencia de proteína de buena calidad en la dieta puede contribuir a síntomas aparentemente no relacionados como la disfunción sexual, problemas con la presión sanguínea, fatiga, obesidad, diabetes, infecciones frecuentes, problemas digestivos, y la pérdida de masa ósea que resulta en la osteoporosis. La restricción severa de proteína en la dieta causa kwashiorkor que es una forma de desnutrición caracterizada por la pérdida de masa muscular, inhabilidad de crecer, e inmunidad disminuida. Las alergias son causadas generalmente por el efecto de las proteínas extrañas en nuestro cuerpo. Las proteínas que se ingieren se descomponen por enzimas digestivas llamadas "proteasas" en péptidos más pequeños y en aminoácidos. Las alergias a los alimentos pueden ser causadas por la incapacidad para digerir ciertos tipos de proteínas. El cocinar las comidas desnaturaliza (inactiva) las proteínas dietéticas y facilita su digestión. Las alergias o los envenenamientos también puede ser causados por la exposición a las proteínas que circunvienen el sistema digestivo al ser inhalados, absorbidos a través de los tejidos mucosos, o al ser inyectados por mordeduras o picaduras. Los venenos de las arañas y de las serpientes contienen proteínas con una gran variedad de efectos neurotóxicos, proteolíticos, y hemolíticos. Muchas estructuras del cuerpo están formadas de proteínas. El cabello y las uñas consisten de queratinas o keratinas que son cadenas largas de proteínas con un alto porcentaje (15% -17%) del aminoácido cisteína. Las queratinas son también componentes de las garras, cuernos, plumas, escamas, y pezuñas de los animales. El colágeno es la proteína más común en el cuerpo y comprende aproximadamente el 20-30% de todas las proteínas del organismo. Se encuentra en tendones, ligamentos, y muchos tejidos que tienen funciones estructurales o mecánicos. El colágeno consiste de residuos de aminoácidos que se enrollan en una triple hélice para formar fibras muy fuertes. Los residuos de glicina y prolina representan aproximadamente el 50% de los aminoácidos del colágeno. La gelatina se produce hirviendo colágeno durante un largo tiempo hasta que se hace pegajoso y soluble en agua. El esmalte dental y los huesos están compuestos de una matriz proteica (principalmente de colágeno) con dispersión de cristales minerales como la apatita, que es un fosfato de calcio. El tejido óseo tiene un 70% de contenido mineral, 8% de agua y 22% de proteína, por peso. Los músculos se componen aproximadamente de 65% de actina y miosina, que son las proteínas contráctiles que permiten el movimiento muscular. La caseína es una proteína nutritiva presente en la leche. Aproximadamente el 80% de la proteína en la leche es caseína y contiene todos los aminoácidos comunes. Aminoácidos Aminoácidos naturales, sus abreviaturas y fórmulas estructurales * Aminoácidos esenciales Ala = alanina Arg = arginina CH3CH(NH2)COOH H2N-C(=NH)NHCH2CH2CH2CH(NH2)COOH Asn = asparagina Asp = ácido aspártico H2N-C(=O)CH2CH(NH2)COOH HOOC-CH2CH(NH2)COOH Cys = cysteina Gln = glutamina HS-CH2CH(NH2)COOH H2N-C(=O)CH2CH2CH(NH2)COOH Glu = ácido glutámico Gly = glicina HOOC-CH2CH2CH(NH2)COOH H2N-CH2COOH His = histidina * Ile = isoleucina * CH3CH2CH(CH3)CH(NH2)COOH Leu = leucina * Lys = lisina * CH3CH(CH3)CH2CH(NH2)COOH H2N-CH2CH2CH2CH2CH(NH2)COOH Phe = fenilalanina * Met = metionina * CH3-S-CH2CH2CH(NH2)COOH Pro = prolina Ser = serina HOCH2CH(NH2)COOH Trp = triptófano * Thr = treonina * CH3CH(OH)CH(NH2)COOH Tyr = tirosina Val = valina * CH3CH(CH3)CH(NH2)COOH Los "aminoácidos esenciales" son los que se requieren para satisfacer las necesidades fisiológicas y deben incluirse en la dieta. La arginina es sintetizada por el cuerpo, pero a un nivel que es insuficiente para satisfacer las necesidades de crecimiento. La metionina es necesaria en grandes cantidades para producir cisteína cuando éste aminoácido no está adecuadamente suministrados en la dieta. La fenilalanina puede convertirse en tirosina, pero se requiere en grandes cantidades cuando la alimentación es deficiente en tirosina. La tirosina es esencial para las personas con la enfermedad fenilcetonuria (PKU), cuyo metabolismo no puede convertir la fenilalanina a tirosina. Los aminoácidos isoleucina, leucina, y valina se llaman "aminoácidos de cadena ramificada" (AACR) debido a que sus cadenas de carbono son ramificadas. Estereoquímica Todos los veinte aminoácidos, excepto la glicina, tienen un átomo de carbono adjunto al grupo amino que tiene cuatro sustituyentes diferentes. La ángulos tetraedrales del carbono y la asimetría de los enlaces permiten que cada aminoácido forme dos estructuras no superponibles, la forma L y la forma R que son formas especulares, como reflejos en un espejo. Solamente los aminoácidos L se encuentran en las proteínas. Los aminoácidos L tienen el grupo amino a la izquierda cuando el grupo carboxilo esta arriba, como se ilustra aquí. Los átomos con enlaces en forma de cuña denotan átomos o grupos que están por delante del plano de visualización y los enlaces con trazos discontinuos indican grupos que están debajo del plano. El modelo molecular rotante de la forma iónica dipolar de L-alanina (CH3CH(NH3+)COO-) representa el átomo de oxígeno de color rojo, el nitrógeno en azul, el carbono en negro, y el hidrógeno de color blanco. L-Alanina Formación de un péptido de dos aminoácidos Esta ilustración muestra la reacción de dos aminoácidos. La R y R' representan los grupos funcionales de aminoácidos de la tabla anterior. El círculo azul muestra el agua (H2O) que se libera, y el círculo rojo muestra el resultante enlace peptídico (-C(=O)NH-). La reacción inversa es la hidrólisis de los enlaces peptídicos para producir aminoácidos. Muchos productos alimenticios comerciales usan proteínas vegetales hidrolizadas como agentes saborizantes. La salsa de soja se produce hidrolizando la proteína de soja y trigo por fermentación de hongos o por ebullición con soluciones ácidas. El glutamato mono sódico (MSG), un potenciador de sabor, es la sal de sodio del ácido glutámico que ocurre naturalmente en las algas marinas y productos de soja fermentados. Péptidos, Polipéptidos, y Proteínas Péptidos y Proteínas Los péptidos consisten de dos o más aminoácidos. Los polipéptidos y las proteínas son cadenas de más de diez aminoácidos, pero los péptidos que contienen más de cincuenta aminoácidos se clasifican como proteínas. Hormona humana del crecimiento Algunas Hormonas Peptídicas Importantes Número de Hormona Función aminoácidos Reduce el nivel de glucosa en la sangre, promueve el Insulina 51 almacenamiento de glucosa como glucógeno y grasa. El ayuno disminuye la producción de insulina. Aumenta el nivel de glucosa en la sangre. El ayuno aumenta la Glucagón 29 producción de glucagón. Estimula la liberación de la hormona del crecimiento, aumenta Ghrelin 28 la sensación de hambre. Su presencia suprime la sensación de hambre. El ayuno Leptina 167 disminuye los niveles de leptina La Hormona de Crecimiento Humano (HGH), también llamada somatotropina, promueve la absorción de aminoácidos por las Hormona del crecimiento 191 células y regula el desarrollo del cuerpo. Los niveles de la hormona de crecimiento aumentan durante el ayuno. Prolactina 198 Inicia y mantiene la lactancia en los mamíferos Lactógeno placental 191 Producido por la placenta en las etapas finales de la gestación humano (HPL) Hormona luteinizante 204 Induce la secreción de testosterona Hormona 204 Induce la secreción de testosterona y dihidrotestosterona foliculoestimulante (FSH) Producido después de la implantación de un huevo en la Gonadotropina coriónica 237 placenta Hormona estimulante del 201 Estimula la secreción de tiroxina y triyodotironina tiroides (tirotropina) Hormona Adrenocorticotrópica 39 Vasopresina 9 Oxitocina 9 Angiotensina II 8 Hormona paratiroidea 84 Gastrina 14 Estimula la producción de esteroides por la corteza suprarrenal (cortisol y corticosterona) Aumenta la reabsorción de agua en las células de los túbulos renales (hormona antidiurética) Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly Provoca la contracción de las células en las glándulas mamarias para producir leche y estimula los músculos uterinos durante el parto Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly Regula la presión arterial a través de la vasoconstricción Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe Aumenta los niveles de iones de calcio en los fluidos extracelulares Regula la secreción de ácido gástrico y pepsina, una enzima digestiva que consta de 326 aminoácidos Estructura química de la Insulina Humana Representación de cinta muestra la forma de enlaces peptídicos Representación con enlaces lineales muestra todos los átomos Representación globular muestra la forma externa Bases Nucleótidas Adenina (A) Citosina (C) Guanina (G) Timina (T) Estructura química del ADN El ADN consiste de bases nucleótidos unidas a desoxirribosa y conectadas por grupos fosfato que forman una hélice doble. Las bases en el centro de la hélice de ADN siempre ocurren en pares complementarios. La citosina se enlaza a la guanina, y la timina se enlaza a la adenina por medio de enlaces de hidrógeno (ilustrados como líneas punteadas). James Watson y Francis Crick describieron la estructura del ADN en 1953, y recibieron el Premio Nobel en 1962 por este descubrimiento. Ponga el cursor sobre la figura para animarla. Las bases nucleótidos en el centro de la hélice de ADN están flanqueadas por unidades de desoxirribosa enlazadas por grupos fosfato. La ilustración a la derecha representa el oxígeno en rojo, el nitrógeno en azul, y el fósforo en anaranjado. Transcripción de ADN a ARNm, y de ARNm a proteínas El mecanismo para la producción de proteínas es análogo al proceso de impresión indirecta, donde la imagen en una plancha se cubre con tinta y se transfiere a una mantilla de caucho, y finalmente, se pasa por presión al papel para producir la imagen final. Semejantemente, la secuencia de nucleótidos de ADN no se utiliza directamente en la síntesis de proteínas. Primero, la molécula de ADN se transcribe a una secuencia de bases complementarias llamadas Ácido Ribonucleico mensajero (ARNm) que se utiliza para construir las proteínas. ¿Cómo se forman los péptidos? La transcripción comienza cuando los enlaces de hidrógeno de la doble hélice de ADN se rompen y cada base nucleótido encuentra una base complementaria para construir la molécula de ARNm. La guanina se une a la citosina y la citosina se une con guanina. La timina se une a la adenina, pero la adenina, que normalmente se une con timina, se une con Uracilo (U) durante la transcripción. Por ejemplo, la secuencia de ADN GATACC se transcribe en la secuencia complementaria de ARNm CUAUGG que genera la secuencia de aminoácidos Leu-Trp. La siguiente tabla muestra la correspondencia entre los aminoácidos y los codones de ARNm. Uracil (U) La transcripción del ADN El Código Genético Aminoácido Abrev. CdUL Codones de ARNm Alanina Ala A GCA GCC GCG GCU Arginina Arg R AGA AGG CGA CGC CGG CGU Asparagina Asn N AAC AAU Ácido aspártico Asp D GAC GAU Cisteina Cys C UGC UGU Ácido glutámico Glu E GAA GAG Glutamina Gln Q CAA CAG Glicina Gly G GGA GGC GGG GGU Histidina His H CAC CAU Isoleucina Ile I AUA AUC AUU Leucina Leu L CUA CUC CUG CUU UUA UUG Lisina Lys K AAA AAG Metionina* Met M AUG Fenilalanina Phe F UUC UUU Prolina Pro P CCA CCC CCG CCU Serina Ser S AGC AGU UCA UCC UCG UCU Treonina Thr T ACA ACC ACG ACU Triptófano Trp W UGG Tirosina Tyr Y UAC UAU Valina Val V GUA GUC GUG GUU Codones para terminación UAA UAG UGA CdUL es el Código de Una Letra utilizado para representar a los aminoácidos en las bases de datos de proteínas. Ejemplo: El código de una letra para el glucagón humano es: HSQGTFTSDYSKYLDSRRAQDFVQWLMNT Letras de los codones: A = Adenina, C = Citosina, G = Guanina, U = Uracilo * AUG es el codón de iniciación cuando ocurre al principio de un gen. Alcano El metano es el primer alcano. Los alcanos son hidrocarburos, es decir, que tienen solo átomos de carbono e hidrógeno. La fórmula general para alcanos alifáticos (de cadena lineal) es CnH2n+2,1 y para ciclo alcanos es CnH2n.2 También reciben el nombre de hidrocarburos saturados. Los alcanos son compuestos formados solo por átomos de carbono e hidrógeno no presentan funcionalización alguna, es decir, sin la presencia de grupos funcionales como el carbonilo (-CO), carboxilo (-COOH), amida (-CON=), etc. La relación C/H es de CnH2n+2 siendo n el número de átomos de carbono de la molécula, (como se verá después esto es válido para alcanos de cadena lineal y cadena ramificada pero no para alcanos cíclicos). Esto hace que su reactividad sea muy reducida en comparación con otros compuestos orgánicos, y es la causa de su nombre no sistemático: parafinas (del latín, poca afinidad). Todos los enlaces dentro de las moléculas de alcano son de tipo simple o sigma, es decir, covalentes por compartición de un par de electrones en un orbital s, por lo cual la estructura de un alcano sería de la forma: Fórmula general de los alcanos Donde cada línea representa un enlace covalente. El alcano más sencillo es el metano con un solo átomo de carbono. Otros alcanos conocidos son el etano, propano y el butano con dos, tres y cuatro átomos de carbono respectivamente. A partir de cinco carbonos, los nombres se derivan de numerales griegos: pentano, hexano, heptano... C Nombre Fórmula 1 Metano CH4 2 Etano C2H6 3 Propano C3H8 4 n-Butano C4H10 5 n-Pentano C5H12 6 n-Hexano C6H14 7 n-Heptano C7H16 8 n-Octano C8H18 9 n-Nonano C9H20 10 n-Decano C10H22 11 n-Undecano C11H24 12 n-Dodecano C12H26 Modelo Ácido y base Cuando en una solución la concentración de iones hidrógeno (H+)es mayor que la de iones hidróxilo (OH– ), se dice que es ácida. En cambio, se llama básica o alcalina a la solución cuya concentración de iones hidrógeno es menor que la de iones hidróxilo. Una solución es neutra cuando su concentración de iones hidrógeno es igual a la de iones hidróxilo. El agua pura es neutra porque en ella [H+] = [OH–]. (Ver: Ionización del agua) La primera definición de ácido y base fue acuñada en la década de 1880 por Svante Arrhenius quien los define como sustancias que pueden donar protones (H+) o iones hidróxido (OH-), respectivamente. Esta definición es por supuesto incompleta, pues existen moléculas como el amoniaco (NH3) que carecen del grupo OH- y poseen características básicas. Una definición más general fue propuesta en 1923 por Johannes Brönsted y Thomas Lowry quienes enunciaron que una sustancia ácida es aquella que puede donar H+, exactamente igual a la definición de Arrhenius; pero a diferencia de éste, definieron a una base como una sustancia que puede aceptar protones. Una definición más general sobre ácidos y bases fue propuesta por Gilbert Lewis quien describió que un ácido es una sustancia que puede aceptar un par de electrones y una base es aquella que puede donar ese par. ¿Qué es el pH? Los ácidos y las bases se caracterizan por: Ácidos Tienen sabor agrio (limón, vinagre, etc). En disolución acuosa enrojecen la tintura o papel de tornasol Decoloran la fenolftaleína enrojecida por las bases Producen efervescencia con el carbonato de calcio (mármol) Reaccionan con algunos metales (como el cinc, hierro,…), desprendiendo hidrógeno Neutralizan la acción de las bases En disolución acuosa dejan pasar la corriente eléctrica, experimentando ellos, al mismo tiempo una descomposición química Bases Tiene sabor cáustico o amargo (a lejía) En disolución acuosa azulean el papel o tintura de tornasol Enrojecen la disolución alcohólica de la fenolftaleína Producen una sensación untuosa al tacto Precipitan sustancias disueltas por ácidos Neutralizan la acción de los ácidos En disolución acuosa dejan pasar la corriente eléctrica, experimentando ellas, al mismo tiempo, una descomposición química Concentrados destruyen los tejidos biológicos vivos (son corrosivos para la piel) Enrojecen ciertos colorantes vegetales Disuelven sustancias Pierden sus propiedades al reaccionar con bases Suaves al tacto pero corrosivos con la piel (destruyen los tejidos vivos) Dan color azul a ciertos colorantes vegetales Disuelven grasas y el azufre Pierden sus propiedades al reaccionar con ácidos Se usan en la fabricación de jabones a partir de grasas y aceites Tanto ácidos como bases se encuentran en gran cantidad en productos usados en la vida cotidiana, para la industria y la higiene, así como en frutas y otros alimentos, mientras que el exceso o defecto de sus cantidades relativas en nuestro organismo se traduce en problemas de salud. Cómo reacciona una gota de fenolftaleína al unirse con ácidos o con bases. Teoría Ácido-Base de Lowry-Bronsted Según Bronsted y Lowry, ácidos son todos los compuestos o iones capaces de ceder protones (H+) al medio y bases son los que pueden aceptar protones del medio. Cuando una molécula o anión puede tomar un H+ (base de Bronsted-Lowry), se forma su "ácido conjugado" Base Protón que gana Ácido conjugado OH- H+ H2O NH3 H+ NH4+ CO3-2 H+ CO3H- Cuando un ácido pierde un ion hidrógeno, se forma su "base conjugada". Ácido Protón que pierde Base conjugada ClH H+ Cl- SO4H2 H+ SO4H- NO3H H+ NO3- Fuerza de los ácidos y las bases La fuerza de un ácido o la de una base está determinada por su tendencia a perder o a ganar protones. Los ácidos pueden dividirse en fuertes (ClH, SO4H2, NO3H, etc.) y débiles (PO4H2–, CH3COOH, CO3H2, etc.). Las moléculas de los primeros se disocian en forma prácticamente total al ser disueltos en agua. Los segundos sólo ionizan una pequeña proporción de sus moléculas. De aquí que, para una misma concentración de ácido, la concentración de iones hidrógeno es mayor en las soluciones de ácidos fuertes que en las de los débiles. Las bases también pueden dividirse en fuertes (NaOH, KOH, Ca (OH)2, etc.) y débiles (NH3, trimetilamina, anilina, etc.). Las primeras se disocian completamente en solución. Al igual que para ácidos débiles, las constantes de disociación de las bases débiles (KB) reflejan el grado de ionización. Una generalización útil acerca de las fuerzas relativas de los pares ácido-base es que si un ácido es fuerte, su base conjugada es débil y, para las bases, si una sustancia es una base fuerte, su ácido conjugado es débil. Las soluciones tampón, denominadas también soluciones buffer, son aquéllas que ante la adición de un ácido o base son capaces de reaccionar oponiendo la parte de componente básica o ácida para mantener fijo el pH. Tampón químico Un tampón o buffer es una o varias sustancias químicas que afectan a la concentración de los iones de hidrógeno (o hidronios) en el agua. Siendo que pH no significa otra cosa que potencial de hidrogeniones (o peso de hidrógeno), un buffer (o "amortiguador") lo que hace es regular el pH. Cuando un buffer es añadido al agua, el primer cambio que se produce es que el pH del agua se vuelve constante. De esta manera, ácidos o bases (álcalis = bases) adicionales no podrán tener efecto alguno sobre el agua, ya que esta siempre se estabilizará de inmediato. Soluciones amortiguadoras Las soluciones amortiguadoras, también conocidas como muelles buffer o tampón, son disoluciones que por el agregado de cantidades moderadas de acidos o bases fuertes mantienen prácticamente constante el pH También se dice que una solución es amortiguadora, reguladora o tampón si la concentración de protones H+, es decir el pH de una solución no se ve afectada significativamente por la adición de pequeñas cantidades o volúmenes de ácidos y bases.. Composición Los buffers consisten en sales hidrolíticamente activas que se disuelven en el agua. Los iones de estas sales se combinan con ácidos y álcalis. Estas sales hidrolíticamente activas son los productos que resultan de la reacción entre los ácidos débiles y los álcalis fuertes como el carbonato de calcio (a partir del ácido carbónico e hidróxido de calcio) o entre ácidos fuertes y álcalis débiles como el cloruro de amonio (a partir del ácido clorhídrico e hidróxido de amonio). Un ácido buffer reacciona cuando un ácido débil o base débil se combina con su correspondiente sal hidrolítica en una solución de agua, se forma un sistema amortiguador denominado buffer. No siempre un sistema buffer es apropiado, porque los iones de algunas sales hidrolíticas pueden, por ejemplo, dañar a los organismos que entran en contacto con él. Por otra parte, cada sistema buffer tiene su propio rango efectivo de pH, algunos de los cuales no son adecuados para acuarios. Cálculo de pH de soluciones tampón Mediante el desarrollo del balance de masa y balance de carga para una solución reguladora típica se llega a una ecuación cúbica donde la incógnita es la concentración de iones hidronio u oxhidrilo. Frecuentemente se utiliza la ecuación de Henderson-Hasselbalch para el cálculo de pH en soluciones reguladoras. Sin embargo, debe aclararse que esta ecuación no es aplicable en todos los casos, ya que para su deducción deben realizarse una serie de suposiciones. Esta ecuación suele proporcionar resultados incorrectos cuando las concentraciones del ácido y su base conjugada (o de la base y su ácido conjugado) es baja. Disolución Amortiguadora, Tampón o Buffers Para que uno se conserve saludable, hay muchos fluidos en cada uno de nuestros cuerpos que se deben mantener dentro de unos límites muy estrechos de pH. Para que este objetivo se realice, se crea un sistema amortiguador. Un sistema amortiguador es una solución que puede absorber grandes cantidades moderadas de ácidos o bases, sin un cambio significativo en su pH, es decir, es una disolución que contiene unas sustancias que inhiben los cambios de HP, o concentración de ion hidrógeno de la disolución. Dichas sustancias pueden contener un ácido débil y su sal, por ejemplo, ácido acético y acetato de sodio, o una base débil y una sal de esa base, por ejemplo, hidróxido de amonio y cloruro de amonio. Los fluidos de los organismos vivos están fuertemente tamponados, y el agua del mar y ciertas sustancias del suelo son otros ejemplos de disoluciones tampones existentes en la naturaleza. Las disoluciones tampones se utilizan en química y sirven como referencia en la medida del pH. Consideremos la reacción del amoniaco en agua: NH3 (g) + H2O ! NH4+ (ac) + OH- (ac) Si observamos la reacción inversa en este equilibrio, veremos que los iones amonio reaccionan con una base. Pero si disolvemos iones amonio (del cloruro de amonio) en agua ocurre: NH4+ (ac) + H2O (l) ! NH3 (ac) + H3O- (ac) De esta reacción inversa, podemos ver que las moléculas de amoniaco reaccionan con los ácidos. Si tuviésemos una solución con suficientes cantidades de cada una de estas sustancias, los iones amonio y las moléculas de amoniaco, tendríamos la deseada solución amortiguadora. Las moléculas del amoniaco reaccionarían con cualquier ácido que se añadiese, y los iones amonio reaccionarían con cualquier base que se añadiese. Las soluciones amortiguadoras se preparan utilizando un ácido débil o una base débil con una de sus sales. En términos generales, las reacciones aparecerían de la siguiente forma: - Para un ácido débil: HA + OH- ! H2O + AA- + H3O+ ! HA + H2O El ácido débil (HA), reacciona con la base que se añade. El ion negativo de la sal (A-), reaccionara con el ácido que se añade. - Para una base débil: MOH + H3O+ ! M+ + 2H2O M+ + OH- ! MOH La base débil (MOH), reaccionara con el ácido que se añade. El ion positivo de la sal, (M+), reaccionara con la base que se añade. Los amortiguadores tienen máxima eficiencia para neutralizar los ácidos y las bases que se añaden, cuando las concentraciones del ácido débil (o de la base) y de la sal son iguales. Podremos preparar una solución amortiguadora de casi cualquier pH, si escogemos el ácido (o base) débil correcto. Existe un ion común entre el electrolito débil y su sal. El comportamiento de una solución amortiguadora puede ser explicado siempre tomando como base nuestro conocimiento acerca del efecto del ion común y el Principio de Le Chatelier, el cual dice que si un producto o subproducto es eliminado del sistema, el equilibrio se verá perturbado y la reacción producirá más producto con el objeto de compensar la pérdida. En las polimerizaciones, este truco es usado para hacer que las reacciones alcancen altas conversiones. La sangre esta amortiguada, principalmente, por el ion bicarbonato (HCO3-), pero cuando ocurre la hiperventilación que se trata de un estado de sobrerrespiración, causado por el miedo, la excitación o la ansiedad, ya que al ocurrir este proceso una persona expele más dioxido de carbono de lo necesario, alterando el equilibrio del acido carbonico. pH El pH es una medida de la acidez o basicidad de una solución. El pH es la concentración de iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias. La sigla significa "potencial de hidrógeno" (pondus Hydrogenii o potentia Hydrogenii; del latín pondus, n. = peso; potentia, f. = potencia; hydrogenium, n. = hidrógeno). Este término fue acuñado por el químico danés Sørensen, quien lo definió como el logaritmo negativo de base 10 de la actividad de los iones hidrógeno. Conclusión Una solución tampón o Buffer es una solución capaz de amortiguar las variaciones de pH realizadas por la adición de una ácido o una base, gracias a que contiene en equilibrio a un ácido débil y su base conjugada en proporciones equimolares, así las adiciones de ácido se neutralizaran con la base conjugada y las de base con el ácido, desplazando las posiciones de estos en el equilibrio pero manteniendo invariante el pH.
