Importancia de la determinación del pH: Potenciometría

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERÍA PESQUERA Y DE ALIMENTOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA PESQUERA

LABORATORIO                : Nº 01

ASIGNATURA                : BIOQUÍMICA

TEMA DE PRÁCTICA        : Importancia de la determinación del pH: Potenciometría

INTRODUCCIÓN

Para introducirnos a los métodos potenciómetros es necesario dominar el concepto de pH.

El pH se puede definir de varias maneras, como:

• Grado de acidez o alcalinidad
• Expresión logarítmica del inverso de la concentración de iones hidrógeno.
• Medida cuantitativa de la acidez o alcalinidad de un medio expresada en una escala sin unidades que va del 0 al 14.

DEDUCCIÓN MATEMÁTICA

El rango de la escala de pH que va de 0 – 14 no ha sido determinada en forma arbitraria, sino en base  a los datos de disociación del agua.

El agua es un electrolito débil con la característica de comportarse como un compuesto anfiprótico, siendo su reacción de disociación la siguiente:

  H2O + H2O         H3O+ + OH-[pic 1]

Simplificando podemos escribir así:

         H2O          H+ + OH-[pic 2]

La Keq para esta reacción aplicando los conceptos de la Ley de acción de las masas sería:

          [H+][OH-]

      Keq  =  ----------------        (1)

             [H2O]

Esta constante de equilibrio ha sido determinada experimentalmente dando un valor de 1,8 x 10-16. La concentración molar del agua a 25ºC es 55,5 M ó 55,5 moles/Lt (1000/18) sustituyendo estos valores en (1) se tiene:

                 [H+][OH-]

   1,8 x 10-16   =  ---------------

                     55,5

    9.9 x 10-15 = 10 x 10-15 = 1 x 10-14 = [H+][OH-]

Con lo que llegamos al valor del producto iónico del agua a 25ºC el cual se representa por:

[H+][OH-] = 1 x 10-14        (2)

Siendo la concentración de H+ e OH- la misma, resolvemos la ecuación:

[H+] = [OH-] = 1 x 10-14

[H+] = 1 x 10-7                [OH-] = 1 x 10-7

El valor del producto iónico del agua expresa la relación entre la concentración de iones H+ y OH- en soluciones acuosas, esta constante no se modifica sensiblemente por la presencia de cualquier otra sustancia o en todo caso varia muy poco; Por tanto una solución será ácida si predominan iones H+ sobre los OH- y alcalina si predominan los  OH- sobre los H+ y será neutra si la concentración de ambos es la misma.

Se ha hablado de concentraciones de iones (expresadas en forma exponencial negativa), la manipulación y cálculo de este tipo de numerales se hace tediosa y tiende a la confusión, es por esto que en 1909 Sorensen introduce el concepto de pH, como una forma de hacer mas simple y manejable este tipo de datos y toma el logaritmo negativo de estas concentraciones, transformando la forma exponencial negativa en un número positivo que va del 1 al 14.

Ejemplo:

[H+] = [OH-] = 1 x 10-7

(-1).Log [H+] = (-1).Log(1 x 10-7)

pH = 7

La letra p a modo de sufijo nos indica que se trata del “logaritmo del inverso de” por tanto, si hablamos de pH se trata del logaritmo del inverso de la concentración de iones hidrógeno, pKa será logaritmo del inverso de la constante de acidez, si hablamos pOH será el logaritmo del inverso de la concentración de iones hidroxilo etc.

Entonces:

RELACIÓN ENTRE pH y pOH

Volviendo a la igualdad (2)

[H+][OH-] = 1 x 10-14

Aplicando logaritmo y multiplicando por (-1)

pH + pOH = 14

pH = 7; pOH =7; pKw = 14

Un aumento en la [H+] hace que el pH disminuya y el pOH aumente.

Un aumento en la [OH-] hace que el pH aumente y el pOH disminuya.

Como se trata de funciones logarítmicas se hace hincapié en que cuando el pH de una solución disminuye de 5 a 4 entonces la [H+] aumenta 10 veces, esto es, de 10-5 a 10-4.

El pH de la mayoría de las células y fluidos corporales es alrededor de 7,2 a 7,4, este pH se conoce como pH fisiológico. Las actividades biológicas de muchos constituyentes celulares, en particular las enzimas, dependen en gran parte del pH del medio en que se encuentran.

DETERMINACIÓN ELECTROMÉTRICA DEL pH

Para determinar el pH de una solución cualquiera se utiliza un equipo llamado POTENCIOMETRO o pHmetro el cual viene a ser un voltímetro que mide una diferencia de potencial que se establece cuando se transmite una señal eléctrica entre dos soluciones de diferente concentración de hidrogeniones separada por una delgada membrana. Esta diferencia de potencial va a estar en razón directa de la diferencia de pH entre 2 soluciones y la respuesta será traducida en escala de pH o de milivoltios. Deberá tenerse en cuenta que los valores de pH son correctos cuando caen entre 1 y 12. Por arriba o por debajo de estos límites existe cierto margen de error que debe tomarse en cuenta.

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