Transcript Lab2_pH_Soluciones

Soluciones y pH
JA Cardé, PhD
UPR Aguadilla
Laboratorio 2
Objetivos
• Luego de haber completado el ejercicio, el (la)
estudiante estará capacitado para:
• Comentar sobre función de importancia de los
amortiguadores en los procesos celulares.
• Preparar soluciones amortiguadoras utilizadas
en experimentos de biología celular y
molecular.
• Ajustar el pH de soluciones de dos maneras.
• Manejar correctamente un potenciómetro.
Introducción
• Muchas reacciones químicas y biológicas se
llevan acabo en agua.
• En muchas ocasiones el agua funciona como
reactivo o como producto en las reacciones
• El agua es una molécula polar que posee una
asimetría eléctrica.
• Entre moléculas de agua existe una atracción
electroestática (conocida como enlaces de
hidrógeno)
-Las soluciones de agua no
son estáticas.
- Constantemente forman y
rompen enlaces de
hidrógeno.
-La disociación del agua es
una reacción de equilibrio.
H2O  H+ + OHH2O + H2O H3O + OH- La reacción de disociación
de agua es reversible
- Un cambio en la
concentración puede
afectar el ambiente celular
Figura 1. Enlaces de hidrógeno
entre moléculas de agua
pH
• En agua pura la [H+] = [OH-]
• Las soluciones acuosas en sistemas vivos no
son puras PLT la [H+] y la [OH-] no están en
equilibrio.
• La disociación de ácidos y sales, entre otros
factores, afectan las [ ]s de H+ y OH-.
• Para expresar la [H+] en solución se utiliza una
escala logarítmica llamada pH. pOH?
• El pH = - log [H+], en agua pura la [H+]= 10 -7
moles.
pH…
•solución neutral; pH=7
•pH varia por múltiplos de 10
•Cada unidad de pH representa 10 veces más o menos en la
concentración de H+,
•PLT un cambio drástico de pH será perjudicial para las
reacciones químicas o biológicas.
•El pH de 3 no es 2 veces menor que un pH de 5, sino 103
(1,000x) veces menor.
Acidos vs Bases
• ácidos: soluciones que al disolverse en agua se
ionizan y PLT aumentan la [H+]en la solución, pH < 7
– HCL H+ + Cl-.
• bases: soluciones que al disolverse en agua reducen
la [H+], pH >7
– dos maneras:
– 1) Indirectamente – al disociarse la base, los OH- se unen a
los H+ para formar moléculas de H2O. Ej: hidróxido de
sodio, NaOH Na+ y OH– 2)Directamente – las bases aceptan H+, y reducen la [H+].
Ejemplo de esto es amonia, NH3 + H+  NH4.
Amortiguadores
• Las funciones vitales de la célula son muy sensitivas a
cambios en pH.
• Muchos de los fluidos corporales humanos se
encuentran entre un pH de 6 a 8.
• Existen varias excepciones
– digestivos: pH de 2.
– sangre: pH de 7.4.
– Un aumento (e.j. 7.8) o disminución (e.j. 7.0) provocará la
muerte del individuo.
– Las células y poseen soluciones llamadas amortiguadores
(“buffers”) celulares que evitan cambios drásticos en pH.
Amortiguadores…
• Los amortiguadores minimizan cambios en la
concentración de H+ y OH+.
• Aceptan H+ en solución cuando estos se encuentran en
exceso o donan H+ cuando están en baja concentración.
• Sistema de HCO3-  H2CO3.
• Los amortiguadores son soluciones muy utilizadas en las
investigaciones realizadas a nivel celular y molecular
pormantienen pH óptimos en las reacciones enzimáticas,
en las extracciones de ácidos nucléicos y en las
electroforesis .
• Estos se utilizan en cualquier actividad en el que el
material biológico deba mantener su actividad y
estructura original (nativa).
El Mol:6X1023
Molar: 1mol en un
litro
Molaridad
• La preparación correcta de un amortiguador va a
mM:mg/ldepender de realizar los cálculos correctamente:
• X cantidad de gramos = peso molecular (molaridad
deseada/molaridad conocida)
uM: ug/l
nM:
• Ejemplos 1: Prepare 1 litro (1000 ml) de 1 molar NaCL
• 1 molar es igual al peso de un mol de la sustancia.
Como el peso molecular de
• NaCL es 58.43 g/L, PLT se necesitan 58.43 g en 1 litro
de agua.
Soluciones Molares
• Ejemplo 2: Prepare 1 litro de 1 M NaCL
•
58.43 g/L (1 M) = 58.43 g/L
• Disolver 58.43 g de NaCl con agua hasta 1 L
• Prepare 1 litro 5M NaCl
58.43 g/L (5 M) = 292.15 g/L
• Disolver 292.15 g de NaCL agua hasta 1 L
• Prepare 0.5L de 1M NaCl
• Prepare 0.250 L de 0.5M NaCl
Soluciones: % por volumen
• Soluciones basadas en un volumen total de 100 ml.
Se preparan mezclanco el peso en gramos con el
volumen de agua en mililitros.
• Tres maneras la concentración en forma de por
cientos:
• 1) Por ciento del peso por volumen. Gramos de
soluto en 100 ml de solvente.
• Ejemplo: 20 % NaCL. Disuelva 20 g de NaCL en 80 ml
de agua.
•
Lleve el volumen final a 100 ml.
% por volumen
• 2) Por ciento por volumen. mL de soluto por 100 ml de
solución. Esto aplica cuando se diluye de una solución
concentrada.
• Ejemplo: Preparar 100ml de una solución 1% de SDS a
partir de un stock de SDS 10%. Añada 10 ml de 10% de
SDS en 90 ml de agua.
• 3) Por ciento por peso. Gramos de soluto por 100 g de
solvente.
• Ejemplo: 10 % de solución de sucrosa. Pese 10 g de
sucrosa y añada 90 ml de agua. Teóricamente, 1 ml de
agua es igual a 1 g. Puede pesar a la vez que añade los
90 ml de agua.
Amortiguadores
• En muchos laboratorios son preparados en soluciones
•
•
•
•
concentradas y para utilizarlos deben ser diluidos.
Ejemplo: Necesita 100 ml de 1 M de NaCL y la solución
concentrada de NaCL se encuentra en 5 M.
La fórmula correcta es Volumen inicial x Concentración
inicial = Volumen final x Concentración final (VICI =
VFCF).
(VI)(5M)= (100 ml)(1M) = VI = 20 ml
Se deben añadir 20 ml de 5 M NaCL en 80 ml de agua
para obtener un volumen final de 100ml NaCL 1M
Potenciómetro
• Instrumento utilizado para medir el pH de las soluciones.
• Entre las reglas que debe cumplir al utilizar el mismo se
encuentran:
1) Mantenga el electrodo en solución todo el tiempo.
2) Calibre el electrodo con una solución ácida (pH = 4) y una solución
básica (pH = 10).
3) Antes de medir el pH de la solución lave el electrodo con agua
destilada.
4) No golpee el electrodo contra la pared del envase donde este
preparando la solución.
5) Para ajustar el pH debe añadir base o ácido según sea el caso. Antes
de medir el pH debe agitar la solución para que mezcle
homogéneamente.
6) Espere que la medida en el pH se estabilice para poder anotar la
misma.
Materiales Lab 2
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Acetato de sodio
Acetato de amonio
Agua destilada
Balanza
Bulbo
EDTA
Espátula
1M HCL
NaCL
1M NaOH
Papel litmus
Goteros
Papel de pesar
Pastillas magnéticas
Pipetas desechables
Pipetas Pasteur
Plato agitador
Potenciómetro
Propipetas
Tris
Tris-HCL
Tubos falcon
Vasos pequeños (“becker”)
Soluciones para Preparar
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3M Acetato de Sodio, pH 4.8
10 mM Tris-HCL, pH 8.0
0.1 mM EDTA, pH 8.0
4 M Acetato de Amonio ph4
.5 M NaCL
0.5 M EDTA, pH 8.0
1.0 M Tris, pH 8.0
Protocolo
1) A cada grupo se le asignará la preparación de 10 ml de una de las
soluciones.
2) Realice los cálculos necesarios para la preparación de la solución.
3) Utilizando papel para pesar, pese el soluto correspondiente.
4) Coloque el agua destilada en un vaso (“beaker”) pequeño y disuelva el
soluto en la misma.
5) Añada una pastilla magnética al vaso (“beaker”) y coloque el mismo
sobre un plato agitador. Agite lentamente.
5) Espere que la solución se disuelva completamente. Utilizando el
potenciómetro estime el pH de la solución.
6) De ser necesario ajustar el pH, añada 1 gota de HCL o NaOH según sea el
caso. Agite la solución y estime de nuevo el pH. Esto lo repite las veces
que sea necesario hasta ajustar el pH.
7) Cuando termine de ajustar el pH coloque la solución en un tubo “Falcon”.
Rotule el tubo con el nombre de la solución, molaridad, pH y fecha.
Preguntas
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Que es Molaridad?
Que es %?
Que es polaridad?
Compara ácido con base. Describe toda las relaciones posibles con
amortiguadores.
Como el sistema de amortiguador H2CO3/NaHCO3 neutraliza una base
fuerte como NaOH? Ilustre reacciones.
Como usted prepara un litro de una solución de 1mM de glucosa?
Sulfato de morfina viene en un envase de 10mg/ml, usted quiere administrar
4 mg para dolor, Cuantos cc usted necesitará?
En un carro de emergencias, usted encuentra una solución de bicarbonato de
sodio (NaHCO3), 44.6 mEq/50ml. Como médico usted quiere administrarla
via aerosol en 5 cc y al 3.25%. Cuantos mililitros de la solucion de
bicarbonato necesitará. Como la prepara a un pH de 7.4?