PRÁCTICA 2. ANÁLISIS DEL EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE

PRÁCTICA 2. ANÁLISIS DEL EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE

Andrea Jiménez1, María Pertuz1, Efraín Noriega1, Dayana Bolívar1.

Karina Castellanos2

1. Estudiantes del programa Biología. Facultad Ciencias Básicas. Universidad del Atlántico.

2. Docente del laboratorio de Bioquímica. Facultad Ciencias Básicas. Universidad del Atlántico.

El equilibrio ácido-base está relacionado con la conservación de las concentraciones normales de iones de hidrogeno (H+) en una solución. De acuerdo con la teoría clásica de ionización electrolítica, un ácido es una sustancia que cede H+ y una base es el receptor de H+ o liberador de iones hidróxidos (OH-) en una solución acuosa. Se realizó la titulación del aminoácido glutamato con base fuerte (NaOH) y se graficaron las curvas, se determinó el pKa y el punto isoeléctrico (PI) del aminoácido. RESULTADO

Palabras claves: titulación, glutamato, hidróxido de sodio, pH, punto isoeléctrico.

Introducción

Las reacciones ácido-base son de las más antiguas conocidas y descritas por el hombre, sin embargo, las teorías científicas referentes al tema fueron desarrolladas hasta la mitad del siglo XIX1. La medición del pH es una de las operaciones más importantes y frecuentemente son utilizadas en bioquímica ya que afecta la estructura y actividad de macromoléculas biológicas. De acuerdo con la teoría clásica de ionización electrolítica desarrollada por Arrenhis los electrolitos disueltos en agua se disocian directamente en partículas cargadas (positivas y negativas) llamadas iones; por lo tanto, ácidos son los electrolitos que en disolución acuosa liberan iones hidrogeno y bases son las que liberan iones hidróxido2. El equilibrio ácido-base está representado por las siguientes ecuaciones:

Ácido ↔ anión + H+

Base ↔ catión + OH-

En la experiencia se implementaron las curvas de titulación para determinar la cantidad de un ácido en una disolución titulada con una solución de concentración conocida, por ejemplo NaOH: una base fuerte3.

El propósito de esta práctica fue determinar el pKa e identificar el PI de una sustancia anfótera (del AA glutamato), además de adquirir destreza en el manejo de los instrumentos utilizados para llevar a cabo las titulaciones.

Marco teórico

El pH es una medida del grado de acidez o basicidad de una sustancia o solución. Se determina según la siguiente formula, pH= - log [H+].

Las sustancias anfóteras son aquellas que pueden comportarse como ácidos o como bases.

El punto isoeléctrico (PI) se define como el pH en el cual el número de cargas positivas se iguala al número de cargas negativas que aportan los grupos ionizables de una molécula. En el  PI la carga neta de la molécula es cero (0).

La titulación o valoración de soluciones tiene como principal objetivo determinar la concentración de una solución ácida o básica desconocida denominada solución analizada. Esto se logra a través de la adición de pequeños volúmenes de una solución ácida o básica de concentración conocida-la solución valorada- a la solución analizada4.

El ácido glutámico es un aminoácido ácido, o con carga negativa a  pH.  Se puede sintetizar en muchos tejidos y cumple un papel fundamental en el mantenimiento y crecimiento celular, es utilizado por el cuerpo para transporte de energía y síntesis de proteína. También es llamado glutamato (su forma ionizada) y se caracteriza por ser un neurotransmisor con efecto excitatorio abundante en el sistema nervioso central relacionado con la consciencia, el aprendizaje y la memoria.5

Materiales y equipos

• Glutamato (0.2 M)
• Hidróxido de sodio (0.4 M)
• Bureta
• Pipetas
• Erlenmeyer
• Vaso precipitado
• Electrodo de vidrio
• Agitador magnético

Procedimiento

Se realizó la titulación de glutamato con NaOH y una réplica del procedimiento con el fin de comparar ambas curvas y obtener mayor precisión en la medición del pH.

[pic 1]

Figura 1. Lectura de pH de la titulación de glutamato y NaOH.

Resultados y Análisis

Con las mediciones de pH de la solución (27.4 ºC) se realizaron 3 gráficas para observar las curvas de titulación y compararlas entre ellas.

En el desarrollo de la segunda titulación se cometieron muchos errores al momento de adicionar el NaOH, esto se vio reflejado en la curva graficada (Ver Fig.3),  así como al comparar los datos experimentales de la segunda con los datos de la primera medición  (Ver Fig. 4). Debido al alto sesgo de los datos obtenidos solo se comparan los datos experimentales de la primera medición (Ver Fig. 2) con los datos encontrados en la literatura.  

Primera medición.

Vi glutamato: 25 mL

pH inicial del glutamato: 2.77

Vi NaOH: 50 mL

Vf NaOH: 26.5 mL

PI= (PK1+PK2)/2    

PI= (2.97+4.28)/2

PI= 3.62

[pic 2]

Figura 2. Curva de titulación del glutamato (primera medición)

El aminoácido presenta tres grupos ionizables: según la literatura tiene un grupo α-carboxilo con pK1de 2.19, un grupo carboxilo de la cadena radical con pKr de 4.25 y el grupo amino que un pK2 de 9.67. Y el PI del glutamato es 3.22, que se calcula con el promedio de los grupos carboxilos. Estos pK están evaluados con temperatura de 25ºC.

Como se puede observar en la Fig. 2, los datos de la fuerza relativa (pK) del ácido débil (glutamato) fueron aproximadamente de 0,7 decimales más altos que los normales y el PI fueron 0,4 decimales mayores que el dato teórico. Esta variación pudo ser causada por una alteración de otro grupo ionizable próximo a las cadenas laterales del glutamato, o bien por residuos que causan interacciones electrostáticas al aminoácido. Hay que tener en cuenta que estas alteraciones pudieron ser resultado de las condiciones en las que se realizó el experimento, es decir, un factor puede ser la temperatura, que varió por las condiciones climáticas del laboratorio.  

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