Transcript Concepto de potencial Redox Estandar
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En el siguiente dibujo se idealiza el proceso de acepción de electrones. A un medio en
Lo
Aspectos
contrario
ocurre
de
a laoxidación
sustancia
-"reducción
B ". se
Cuando
I I se
I alcance
el equilibrio
que
existe básicos
una
" presión
" electrónica
le añade
una sustancia
" A "observaremos
en su forma
que
la mayor
parte
esta
su formaobservaremos
oxidada, mientras
una
oxidada.
Cuando
al de
cabo
desustancia
un tiempopermanecerá
se alcance elenequilibrio,
que una
pequeña
ha transformado
forma reducida
la captación
de un
gran parteparte
de lasesustancia
" A " se en
ha la
transformado
en lamediante
forma reducida
mediante
la
electrón.
Un aspecto
Podemos
decir en
que
el estudio
esta que
sustancia
deuna
los pequeña
procesos
" B " tiene
de oxidación
una
baja - afinidad
reducción
es los
su
captación
defundamental
un electrón,
mientras
parte
permanecerá
en lapor
forma
electrones.
cuantificación.
También
Para decir
cuantificar
se puede
una reacción
que tienedeun
de
reducción
oxidación
debemos
-afinidad
reducción
hacer
es
oxidada.
Podemos
que decir
esta
sustancia
" oxidación
Apotencial
" tiene -una
elevada
pormuy
los
bajo.
medir la afinidad
de una
sustancia
lostiene
electrones.
electrones.
También
se puede
decirpor
que
un potencial de oxidación - reducción muy
alto.
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
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Hemos idealizado los acontecimientos con el objeto obtener una aproximación " intuitiva
" a la noción de potencial de oxidación - reducción.
Vamos a ver que es y como se realiza la cuantificación del potencial de oxidación reducción standard en las siguientes diapositivas : aspectos básicos de oxidación reducción IV
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
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Aspectos
de de
oxidación
- reducción
Ajustando básicos
el tampón
esta cubeta
a pH = I0V estamos fijando la concentración de
El
Potencial
de oxidación
reducción
estandar
( E0
). ellas
protones
exactamente
1
M
( tanto
concentración
estandar
del protón
para
los
).)
Sehidrógeno
dispone
un
dos
cubetas.
Enhacerlo
una
deburbujear
( izquierda
en químicos
el
dibujo
El
es sistema
un gas ay con
por
lo
hay que
en la
cubeta
desde
una
Hemos
idealizado
los
acontecimientos
con
el
objeto
obtener
una
aproximación
"
intuitiva
Con
elloade
ya
tenemos
lista
cubeta
referencia,
formada
por
el parde
hidrógeno
protón
vamos
poner
un par
de la
oxidación-reducción
que
es
el par
hidrógeno
- protón.- A
este
botella
hidrógeno,
hasta
que sedeconsigue
una
presión
parcial
hidrógeno
de
1
"en
a
la
noción
de
potencial
de
oxidación
reducción.
par condiciones
le llamamos
estandar
par de referencia;
desde unes
decir,
de
quevista
químico
por( los
concentraciones
electrones de de
otros
1
atmósfera
( concentración
estandar
depunto
los gases
).la afinidad
Vamos
a
ver
que
es
y
como
se
realiza
la
cuantificación
del
potencial
de
oxidación
pares se vay referir
atmósfera
1 M respectivamente
al de hidrógeno).- protón.
reducción estandar de una sustancia a la que llamamos "problema", que presenta dos
formas moleculares ( oxidada y reducida ) :
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
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Ahora
hay
que preparar
la otradisponemos
cubeta ( derecha
en de
el agar
dibujo
), donde
vamos
a
Una vez
preparadas
las cubetas
un puente
/ KCl
entre las
mismas
Además hay
quedeajustar
el tampón
de la cubeta
"problema"
a un
pH = 0; es
decir, al
disponer
oxidación
- reducción
cuya afinidad
por los
electrones
queremos
( amarillo el
enpar
el dibujo
) con el objeto
de mantener
el equilibrio
eléctrico.
mismo valoresque
la cubeta
Esto
es una condición
necesaria
para hablar
cuantificar;
el un
parde
dereferencia.
oxidación
- reducción
formado
por mediante
la sustancia
A (
A ello hay quedecir,
añadir
voltímetro
conectado
a ambas
cubetas
sendos
de potencial
de oxidación
- )reducción
estandar
miembro
oxidante
dela par
y laelsustancia
A- (E0..
miembro
deldirección,
par ). Para
ello
electrodos.
Esto va
permitir
flujo de electrones
en reducido
una u otra
siendo
ponemos
ambos
par a unaque
concentración
1 M (del
concentración
medido dicho
flujomiembros
mediante del
el voltímetro,
nos dará la de
medición
potencial de
estandar
solutos estandar
no gaseosos
solubles
en aguaen).voltios o en milivoltios.
oxidaciónpara
- reducción
E0, que
se expresa
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
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En
este
ejemplo
vemos
como el compuesto
A tiene
una gran
afinidad
por los electrones
Si se
diese
el caso
representado
en el siguiente
dibujo,
donde
los electrones
van de la
para
reducirse
o transformarse
reducida
( A- ),( mientras
que
el protóndiremos
( H+ )
cubeta
de referencia
( izquierdaen) la
a forma
la cubeta
problema
derecha ),
entonces
tiene
afinidad tiene
para convertirse
). Ello hace
que que
el compuesto
que elmenos
par problema
un potencialendeHidrógeno
oxidación(-H2
reducción
mayor
el par de
A
" tire " deComo
los electrones,
y trae como
consecuencia
un flujoelde
electrones
desde la
referencia.
al par de referencia
convenimos
en asignarle
valor
de 0 V, cualquier
otra
encuentradel
el Hidrógeno
( H2 ) ydecimos
su formaque
oxidada
el protónredox
( H+
otro cubeta,
par que donde
aceptese
electrones
par de referencia
tiene :potencial
).
o de oxidación - reducción standar E0 mayor de 0 ( E0 es positivo ).
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
Slide 6
En resumen, podemos establecer como serán las transformaciones globales en cada
cubeta :
En la izquierda se resume el proceso :
El Hidrógeno ( H2 ) se oxida a dos protones ( H+ ) liberando dos electrones; los
electrones pasan de una cubeta a otra a través del hilo conductor y en la otra cubeta
son aceptados por la forma oxidada de A ( A ) que se reduce a la forma reducida de
( A-). En la derecha el mismo proceso se representa más esquematizado.
Vamos a ver que es el potencial de oxidación - reducción estandar ajustado a pH = 7 en
las siguientes diapositivas : aspectos básicos de oxidación - reducción V ).
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
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Para
ello se
dispone
el sistema Vde dos cubetas mostrado en la lección
Aspectos
básicos
de nuevamente
oxidación - reducción
anterior,
manteniendo
el par
de referencia
( cubeta
de la aizquierda
El potencial
de oxidación
reducción
estandar
corregido
pH 7 ( E0') ).a un pH = 0 (
concentración
deaspectos
protones básicos
1 M ), ydepresión
de hidrógeno
( concentración
) dedel
1
Hemos visto en
oxidación
- reducción
IV el significado
Esto
obliga
modificar- reducción
la definición
del potencial
de oxidación
- reducción
estandar
atmósfera.
potencial
de aoxidación
estandar
( E0 ) definido
por la química.
Sin embargo,
definido
a pH en
= trabajamos
0la( cubeta
E0 ), introduciendo
unelnuevo
concepto
como espor
el del
potencial
Sin
embargo,
de
la derecha
par
formado
la sustancia
Ade(
en bioquímica
con
sustancias
queproblema,
son metabolitos,
coenzimas,
grupos
oxidación
- reducción
estandar
a pH
7 ( (E0'
).con valores
miembro
oxidante
par ) su
y corregido
la
sustancia
Amiembro
reducido
delmuy
par lejanos
), a una
prostéticos,
etc. quedel
realizan
función
en
ambientes
de pH
al
concentración
vuelve (apH
ser=10M,
se encontrará
enen
unbioquímica
tampón a pH
= 7. como valor
estandar de losque
químicos
). Por
este motivo
se utiliza
estandar el pH = 7 ( pH neutro ) cuando se trata de cuantificar los procesos de
Ahora
podemos
medir el flujo de electrones con ayuda del voltímetro, y de esta forma
transferencia
de electrones.
calcular el del potencial de oxidación - reducción estandar corregido a pH 7 ( E0' ).
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
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Vemos como los electrones van desde la cubeta con pH = 7 a la cubeta de referencia
Si ponemos en la cubeta de la derecha el mismo par que utilizamos de referencia (
donde el pH es 0.
hidrógeno / protón ) a pH = 7 ¿ que ocurrirá
El voltímetro nos permite conocer que el valor del potencial de oxidación - reducción
estandar corregido a pH 7 E0' = - 0.42 V
De la misma manera se pueden calcular los potenciales de oxidación - reducción
estandar corregidos a pH 7 de distintos metabolitos, coenzimas, etc. cuya concentración
será de 1 M para cada miembro del par, y ajustando el tampón a pH = 7.
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
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En la siguiente tabla podemos observar los valores del potencial de oxidación reducción estandar corregidos a pH 7 de distintos metabolitos, coenzimas y grupos
próstéticos :
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
En el siguiente dibujo se idealiza el proceso de acepción de electrones. A un medio en
Lo
Aspectos
contrario
ocurre
de
a laoxidación
sustancia
-"reducción
B ". se
Cuando
I I se
I alcance
el equilibrio
que
existe básicos
una
" presión
" electrónica
le añade
una sustancia
" A "observaremos
en su forma
que
la mayor
parte
esta
su formaobservaremos
oxidada, mientras
una
oxidada.
Cuando
al de
cabo
desustancia
un tiempopermanecerá
se alcance elenequilibrio,
que una
pequeña
ha transformado
forma reducida
la captación
de un
gran parteparte
de lasesustancia
" A " se en
ha la
transformado
en lamediante
forma reducida
mediante
la
electrón.
Un aspecto
Podemos
decir en
que
el estudio
esta que
sustancia
deuna
los pequeña
procesos
" B " tiene
de oxidación
una
baja - afinidad
reducción
es los
su
captación
defundamental
un electrón,
mientras
parte
permanecerá
en lapor
forma
electrones.
cuantificación.
También
Para decir
cuantificar
se puede
una reacción
que tienedeun
de
reducción
oxidación
debemos
-afinidad
reducción
hacer
es
oxidada.
Podemos
que decir
esta
sustancia
" oxidación
Apotencial
" tiene -una
elevada
pormuy
los
bajo.
medir la afinidad
de una
sustancia
lostiene
electrones.
electrones.
También
se puede
decirpor
que
un potencial de oxidación - reducción muy
alto.
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
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Hemos idealizado los acontecimientos con el objeto obtener una aproximación " intuitiva
" a la noción de potencial de oxidación - reducción.
Vamos a ver que es y como se realiza la cuantificación del potencial de oxidación reducción standard en las siguientes diapositivas : aspectos básicos de oxidación reducción IV
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
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Aspectos
de de
oxidación
- reducción
Ajustando básicos
el tampón
esta cubeta
a pH = I0V estamos fijando la concentración de
El
Potencial
de oxidación
reducción
estandar
( E0
). ellas
protones
exactamente
1
M
( tanto
concentración
estandar
del protón
para
los
).)
Sehidrógeno
dispone
un
dos
cubetas.
Enhacerlo
una
deburbujear
( izquierda
en químicos
el
dibujo
El
es sistema
un gas ay con
por
lo
hay que
en la
cubeta
desde
una
Hemos
idealizado
los
acontecimientos
con
el
objeto
obtener
una
aproximación
"
intuitiva
Con
elloade
ya
tenemos
lista
cubeta
referencia,
formada
por
el parde
hidrógeno
protón
vamos
poner
un par
de la
oxidación-reducción
que
es
el par
hidrógeno
- protón.- A
este
botella
hidrógeno,
hasta
que sedeconsigue
una
presión
parcial
hidrógeno
de
1
"en
a
la
noción
de
potencial
de
oxidación
reducción.
par condiciones
le llamamos
estandar
par de referencia;
desde unes
decir,
de
quevista
químico
por( los
concentraciones
electrones de de
otros
1
atmósfera
( concentración
estandar
depunto
los gases
).la afinidad
Vamos
a
ver
que
es
y
como
se
realiza
la
cuantificación
del
potencial
de
oxidación
pares se vay referir
atmósfera
1 M respectivamente
al de hidrógeno).- protón.
reducción estandar de una sustancia a la que llamamos "problema", que presenta dos
formas moleculares ( oxidada y reducida ) :
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
Slide 4
Ahora
hay
que preparar
la otradisponemos
cubeta ( derecha
en de
el agar
dibujo
), donde
vamos
a
Una vez
preparadas
las cubetas
un puente
/ KCl
entre las
mismas
Además hay
quedeajustar
el tampón
de la cubeta
"problema"
a un
pH = 0; es
decir, al
disponer
oxidación
- reducción
cuya afinidad
por los
electrones
queremos
( amarillo el
enpar
el dibujo
) con el objeto
de mantener
el equilibrio
eléctrico.
mismo valoresque
la cubeta
Esto
es una condición
necesaria
para hablar
cuantificar;
el un
parde
dereferencia.
oxidación
- reducción
formado
por mediante
la sustancia
A (
A ello hay quedecir,
añadir
voltímetro
conectado
a ambas
cubetas
sendos
de potencial
de oxidación
- )reducción
estandar
miembro
oxidante
dela par
y laelsustancia
A- (E0..
miembro
deldirección,
par ). Para
ello
electrodos.
Esto va
permitir
flujo de electrones
en reducido
una u otra
siendo
ponemos
ambos
par a unaque
concentración
1 M (del
concentración
medido dicho
flujomiembros
mediante del
el voltímetro,
nos dará la de
medición
potencial de
estandar
solutos estandar
no gaseosos
solubles
en aguaen).voltios o en milivoltios.
oxidaciónpara
- reducción
E0, que
se expresa
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
Slide 5
En
este
ejemplo
vemos
como el compuesto
A tiene
una gran
afinidad
por los electrones
Si se
diese
el caso
representado
en el siguiente
dibujo,
donde
los electrones
van de la
para
reducirse
o transformarse
reducida
( A- ),( mientras
que
el protóndiremos
( H+ )
cubeta
de referencia
( izquierdaen) la
a forma
la cubeta
problema
derecha ),
entonces
tiene
afinidad tiene
para convertirse
). Ello hace
que que
el compuesto
que elmenos
par problema
un potencialendeHidrógeno
oxidación(-H2
reducción
mayor
el par de
A
" tire " deComo
los electrones,
y trae como
consecuencia
un flujoelde
electrones
desde la
referencia.
al par de referencia
convenimos
en asignarle
valor
de 0 V, cualquier
otra
encuentradel
el Hidrógeno
( H2 ) ydecimos
su formaque
oxidada
el protónredox
( H+
otro cubeta,
par que donde
aceptese
electrones
par de referencia
tiene :potencial
).
o de oxidación - reducción standar E0 mayor de 0 ( E0 es positivo ).
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
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En resumen, podemos establecer como serán las transformaciones globales en cada
cubeta :
En la izquierda se resume el proceso :
El Hidrógeno ( H2 ) se oxida a dos protones ( H+ ) liberando dos electrones; los
electrones pasan de una cubeta a otra a través del hilo conductor y en la otra cubeta
son aceptados por la forma oxidada de A ( A ) que se reduce a la forma reducida de
( A-). En la derecha el mismo proceso se representa más esquematizado.
Vamos a ver que es el potencial de oxidación - reducción estandar ajustado a pH = 7 en
las siguientes diapositivas : aspectos básicos de oxidación - reducción V ).
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
Slide 7
Para
ello se
dispone
el sistema Vde dos cubetas mostrado en la lección
Aspectos
básicos
de nuevamente
oxidación - reducción
anterior,
manteniendo
el par
de referencia
( cubeta
de la aizquierda
El potencial
de oxidación
reducción
estandar
corregido
pH 7 ( E0') ).a un pH = 0 (
concentración
deaspectos
protones básicos
1 M ), ydepresión
de hidrógeno
( concentración
) dedel
1
Hemos visto en
oxidación
- reducción
IV el significado
Esto
obliga
modificar- reducción
la definición
del potencial
de oxidación
- reducción
estandar
atmósfera.
potencial
de aoxidación
estandar
( E0 ) definido
por la química.
Sin embargo,
definido
a pH en
= trabajamos
0la( cubeta
E0 ), introduciendo
unelnuevo
concepto
como espor
el del
potencial
Sin
embargo,
de
la derecha
par
formado
la sustancia
Ade(
en bioquímica
con
sustancias
queproblema,
son metabolitos,
coenzimas,
grupos
oxidación
- reducción
estandar
a pH
7 ( (E0'
).con valores
miembro
oxidante
par ) su
y corregido
la
sustancia
Amiembro
reducido
delmuy
par lejanos
), a una
prostéticos,
etc. quedel
realizan
función
en
ambientes
de pH
al
concentración
vuelve (apH
ser=10M,
se encontrará
enen
unbioquímica
tampón a pH
= 7. como valor
estandar de losque
químicos
). Por
este motivo
se utiliza
estandar el pH = 7 ( pH neutro ) cuando se trata de cuantificar los procesos de
Ahora
podemos
medir el flujo de electrones con ayuda del voltímetro, y de esta forma
transferencia
de electrones.
calcular el del potencial de oxidación - reducción estandar corregido a pH 7 ( E0' ).
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
Slide 8
Vemos como los electrones van desde la cubeta con pH = 7 a la cubeta de referencia
Si ponemos en la cubeta de la derecha el mismo par que utilizamos de referencia (
donde el pH es 0.
hidrógeno / protón ) a pH = 7 ¿ que ocurrirá
El voltímetro nos permite conocer que el valor del potencial de oxidación - reducción
estandar corregido a pH 7 E0' = - 0.42 V
De la misma manera se pueden calcular los potenciales de oxidación - reducción
estandar corregidos a pH 7 de distintos metabolitos, coenzimas, etc. cuya concentración
será de 1 M para cada miembro del par, y ajustando el tampón a pH = 7.
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
Slide 9
En la siguiente tabla podemos observar los valores del potencial de oxidación reducción estandar corregidos a pH 7 de distintos metabolitos, coenzimas y grupos
próstéticos :
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid