LABORATORIO DE pH y pOH

Podemos ver en este vídeo que el cálculo de pH y pOH se muestra de forma casera.

Lo primero que debemos saber es:

-      EL pH  es un indicador de hidrógeno que se encuentra presente en una solución, dónde se determina una medida de acidez o basicidad. La fórmula para hallar el pH es

                                               pH= -log [H⁺]

-      EL pOH es el que indica la concentración de iones hidroxilo [OH^-] presentes en una disolución. La fórmula para hallar el  pOH es =

                                                 pOH= - log [OH^-]

  

TEN EN CUENTA:

   

ANÁLISIS:

En este laboratorio podemos observar que para hacer el cálculo del pH y pOH se utilizan varios productos para mostrar los diferentes puntos de acidez, basicidad y neutralidad.

1. Clorox
2. Jabón en polvo
3. Jabón liquido de manos
4. Muestra de orina
5. Bont fiesta
6. Limón
7. Leche para el reflujo
8. Agua
9. Coca-Cola

Ahora bien, Como indicador de pH se utilizó repollo morado, material vegetal, recordemos que los indicadores de pH son ácidos orgánicos que reaccionan en medios básicos y ácidos produciendo diversos colores, lo que permite establecer la basicidad o la acidez de algunas sustancias.

Usando como liquido base jugo de repollo morado,  se utilizaron las  9 muestras distintas, así:

• Limón + jugo de repollo morado: TONO ROSADO

Toma una coloración rosada, es una sustancia ácida; tiene capacidad para conducir electricidad y condición de ácido cítrico.

Después de agregarle las distintas sustancias tenemos como resultado el cambio de color por los grados de pH observando que el cloro queda como sustancia más ácida y el detergente en polvo como el más básico.

Según la escala de ph, las sustancias utilizadas quedaron así:

Cloro Jugo de limón Sal de frutas Coca cola Jabón líquido manos Base	Ácido
Agua	Neutro
Orina Leche reflujo Detergente en polvo	base

Este experimento sirvió para descifrar el tipo de reacción de las sustancias, de las cuales muchas son utilizadas a diario.

¿QUÉ SUCEDE CON EL EQUILIBRIO QUÍMICO CUANDO UNA PERSONA SE ENCUENTRA EXPUESTA A UNA ELEVADA CONCENTRACIÓN DE CO₂?

LA HEMOGLOBINA

Recordemos que la  SANGRE es un líquido viscoso que circula por todo el cuerpo humano a través de vasos cerrados y contiene, como pigmento respiratorio, “LA HEMOGLOBINA”.

La hemoglobina, un pigmento de color rojo presente en los glóbulos rojos de la sangre, es una proteína de transporte de oxígeno y que está compuesta por la globina y cuatro grupos Heme.

Cuando la hemoglobina se une al oxígeno se denomina oxihemoglobina o hemoglobina oxigenada, dando el aspecto rojo o escarlata intenso característico de la sangre arterial. Cuando pierde el oxígeno, se denomina hemoglobina reducida, y presenta el color rojo oscuro de la sangre venosa (se manifiesta clínicamente por cianosis).

Los glóbulos rojos, conocidos también como eritrocitos o hematíes, son el componente más abundante de la sangre, y actúan (por su componente de hemoglobina) transportando el oxígeno. Como su nombre lo indica, son células de color rojo (por el color de la hemoglobina). Se fabrican en la médula roja de algunos huesos largos, y la disminución en el número normal de glóbulos rojos produce anemia.

EL PH DE LA SANGRE: Si, por ejemplo, la sangre se vuelve más ácida, quiere decir que la hemoglobina está descargando más oxígeno a nivel de los tejidos.  El pH en los pulmones suele ser alto, por lo que la hemoglobina que pasa a través de los pulmones tiene una fuerte afinidad con el oxígeno, lo que favorece una elevada saturación.   No obstante, a nivel de los tejidos, el pH es más bajo, lo que provoca que el oxígeno se disocie de la hemoglobina y suministre así este oxígeno a  los tejidos.

 

TRANSPORTE DE DIÓXIDO DE CARBONO: El dióxido de carbono (CO2) también depende de la sangre para su transporte. Una vez que el dióxido de carbono es liberado de las células es transportado en la sangre principalmente de tres maneras:

1.- Una pequeña cantidad (entre 7 y 10 por ciento), disuelto en  el plasma

2.- La mayor parte (entre 60 y 70 por ciento), como iones de bicarbonato resultantes de la disociación del ácido carbónico, que también ha liberado iones de hidrógeno (H+) (acidez)

3.- Combinado con la hemoglobina.

La formación de  iones de bicarbonato favorece la descarga de oxígeno.

Equilibrio Químico…

 

Ahora bien, Cuando una persona se encuentra sobre expuesta al gas CO₂ -como podría suceder en un bus urbano-, y la concentración de éste supere los niveles permitidos en el aire, es decir, en concentraciones que impliquen riesgo de toxicidad, podría predecirse que la cantidad de éstos compuestos en los alvéolos tendería a aumentar también.

Un aumento en la presión de CO₂ en los alvéolos pulmonares, le permite a este gas tener una mayor solubilidad en el agua, desde luego en un proceso ayudado por la enzima anhidrasa carbónica, dando lugar a la formación de ácido carbónico H2CO3, el cual se disocia en iones hidrógeno y bicarbonato.

Es importante tener en cuenta cómo esta mayor presencia de CO₂ en el organismo, y las variaciones que se originan en la concentración de iones hidrógeno, influyen directamente en otros eventos como por ejemplo los cambios de estructura de las proteínas, en este caso la hemoglobina, alterando los mecanismos normales de transporte tanto del oxígeno como del gas carbónico. Los cambios en la conformación de la parte proteica de la hemoglobina, son críticos con respecto a la afinidad que la proteína presenta por el O₂.

Estos cambios permiten que la hemoglobina pueda adaptarse eficazmente a diferentes ambientes de presión y pH. A pH bajos, ésta tiende a protonarse con lo cual se modifican algunos enlaces intramoleculares responsables de la afinidad de la proteína por el CO₂. Este proceso además de contribuir a evacuar el CO₂, permite ejercer una acción amortiguadora en el equilibrio ácido-base a nivel tisular.

También es importante agregar que el pH en los pulmones es aproximadamente de 7.6 mientras que en los tejidos es aproximadamente de 7.2. Esto explica por qué la hemoglobina capta con mayor facilidad el O₂ en los pulmones y lo libera más fácilmente en los tejidos, en los que hay mayor concentración de iones hidrógeno. La hemoglobina proveniente de zonas periféricas que llega a los pulmones necesita encontrar unas condiciones de presión y pH precisos para descargar el CO₂ y los iones hidrógeno que trae desde los tejidos periféricos. Es precisamente ahí donde juega un papel muy importante el hecho de que la concentración de CO₂ en los alvéolos pueda encontrarse en niveles anormales.

OPINANDO ANDO... 

Puedo observar y analizar que el equilibrio químico lo encuentro, para no ir tan lejos, en mi propio cuerpo y  que la función transportadora de la hemoglobina es un claro ejemplo de cómo el organismo se las ha ingeniado para solventar el aporte permanente de O₂ requeridos para sus funciones y como los procesos ligados al metabolismo no serian posibles sin las  proteína con las propiedades bioquímicas de la hemoglobina. 

 EQUILIBRIO QUÍMICO EN LO COTIDIANO

Para hablar de lo cotidiano, debemos tener claro que es el equilibrio químico, así, lo definimos como  un estado en el que no se observan cambios visibles en el sistema. Pero  a nivel molecular existe una gran actividad debido a que las moléculas de reactantes siguen produciendo moléculas de productos, y estas a su vez siguen formando moléculas de productos.

Cuando se alcanza el equilibrio químico las velocidades de la reacción directa e inversa son iguales y las concentraciones de los reactantes y de los productos permanecen constantes. Para que esto ocurra, la reacción debe suceder a una temperatura y presión constantes en un recipiente cerrado en el que ninguna sustancia pueda entrar o salir.

Es importante diferenciar entre el equilibrio en términos de velocidad, en el que ambas velocidades son iguales, del equilibrio en términos de concentraciones, donde éstas pueden ser, y normalmente son, distintas.

Los FACTORES que modifican el equilibrio… Existen diversos factores capaces de modificar el estado de equilibrio en un proceso químico, como son: la temperatura, la presión (afectando al volumen) y las concentraciones.

La influencia de estos tres factores se puede predecir, de una manera cualitativa por el Principio de Le Chatelier, que dice lo siguiente:

Si en una reacción química en equilibrio se modifican la presión, la temperatura o la concentración de alguna de las especies reaccionantes, la reacción evolucionará en uno u otro sentido hasta alcanzar un nuevo estado de equilibrio.

Este principio es equivalente al principio de la conservación de la energía.

RESUMIENDO... 

USOS PRÁCTICOS DEL EQUILIBRIO QUÍMICO:

Ø  EN LA INDUSTRIA DE LOS ALIMENTOS: Nos muestra el periodo de caducidad de los alimentos enlatados y el uso de conservantes.

Ø  INDUSTRIA AUTOMOTRIZ: Convertidores catalíticos para disminuir la emisión de sustancias nocivas.

Ø  MEDICINA: Determinar la caducidad de los medicamentos.

Ø  PERFUMERÍA: Producción de sustancias estables y con olores.

Ø  EN EL HOGAR: Conservación de alimentos por congelación.

     Es tan amplia la aplicación del equilibrio químico que aun en la higiene, al  bañarnos,  se produce el equilibrio químico en la disolución entre los químicos del jabón. 

         En la industria cervecera es muy usada para determinar el tiempo y velocidad de  la fermentación de la cebada.

En la producción de cemento se debe determinar la temperatura ideal a la que se debe someter los reactivos

para lograr la producción más eficiente de cemento. 

OPINANDO ANDO…

Como ya sabemos al estudiar los  cambios en la materia se nos enseñó  que todo cambio químico involucra una reacción entre diferentes sustancias produciendo la formación de sustancias nuevas.

Concluyo, por lo tanto, que todos los procesos químicos evolucionan desde los reactantes hasta la formación de productos a una determinada velocidad hasta que la reacción se completa. En ese momento, la velocidad de formación de los productos es igual a la velocidad de descomposición de éstos para formar nuevamente los reactantes de los que proceden, desde ese mismo momento las concentraciones de todas las especies reaccionantes (reactantes y productos) permanecen constantes; llegando así al nombrado equilibrio químico.

El estudio del equilibrio químico es importante, ya que nos permite establecer hasta que punto puede avanzar un proceso, y si si queremos ver a que velocidad ocurren los cambios en dicho proceso esto nos conlleva a revisar la cinética química de dicho proceso.  

POTENCIAL DE HIDROGENO.. EL pH

POTENCIAL DE HIDRÓGENO: pH

Cuando se habla de pH  se habla de potencial de hidrógeno. El pH es una escala de medida simplificada, que indica la acidez o alcalinidad de una solución.

La acidez y la alcalinidad son 2 extremos que describen propiedades químicas. Al mezclar ácidos con bases se pueden cancelar o neutralizar sus efectos extremos. Una sustancia que no es ácida ni básica (o alcalina) es neutral.   Normalmente la escala del pH va desde 0 hasta 14. Un pH de 7 es neutral. Un pH menor de 7 es ácido puede quemarnos. Un pH mayor que 7 es básico o alcalino, puede disolver la carne.   La escala del pH es logarítmica, lo que significa que con relación a un pH de 7, un pH de 6 es 10 veces más ácido. Un pH de 5 será 100 veces más ácido.

El agua pura tiene un pH neutral, o sea de 7. Cuando es mezclada con otros químicos se convierte en ácida o alcalina.

Algunos ejemplos de sustancias ácidas son:

·        el vinagre y el extracto de limón.

·        La lejía, leche de magnesia y amoniaco son bases o sustancias alcalinas. 

LO QUE CONSUMIMOS Y EL PH…

Al ingerir alimentos alteramos el pH de nuestro cuerpo. El pH de nuestro estómago es de 1.4 debido al ácido que contiene y que es útil para descomponer los alimentos.

Algunas comidas y sus combinaciones pueden provocar que el estómago genere más ácido. Si esto sucede con mucha frecuencia, el ácido podría perforar el estómago causando una úlcera. Demasiado ácido en el estómago podría escapar hacia el esófago y llegar hasta tu boca. Esta desagradable sensación se conoce como acidez. Debes tener en cuenta los alimentos que injieres.

Las combinaciones de ácidos y álcalis (bases) se neutralizan automáticamente. Para atacar la acidez en el estómago, los médicos recomiendan tomar un anti-ácido. Los antiácidos, que químicamente son una base, neutralizan el ácido estomacal produciendo mejoría. También el bicarbonato de sodio tiene el mismo efecto.

ÁCIDOS Y BASES:   Se caracterizan por liberar iones de Hidrógeno (H+) cuando se disuelven en agua, conduce electricidad en solución acuosa y reaccionan con algunos metales; además tiene un sabor ácido.

Se considera una sustancia ácida cuando su rango de acides esta debajo de 7 en la escala de pH, estas pueden llegar a cortar tejidos como la piel.

Ejemplos: 

• Jugos gástricos
• Jugo de limón – de naranja – de tomate
• Vinagre y vino
• Bebidas carbónicas
• Café
• Orina

LAS SUSTANCIAS BÁSICAS O ALCALINAS: Se caracterizan por liberar iones de

Hidroxilo (OH-) cuando se disuelven en agua, además también conducen electricidad en solución acuosa, su consistencia es jabonosa y se le denominan a las bases electrolitos.

Se considera una base cuando su rango de acides es mayor de 7 en la escala de PH.

Ejemplos:

• Clara de huevos.
• Levadura
• Leche de Magnesia
• Liquido pancreático.
• Amoniacos
• Agua de cal
• Soda caustica
• Productos de limpieza

SUSTANCIAS NEUTRAS: Son las que no son ácidos ni bases. Se producen al juntar o mezclar un ácido y bases, eso se le llama neutralización, su rango de acides es en la escala de PH 7.

Ejemplos:

• Agua destilada
• Sangre humana.

EQUILIBRIO QUÍMICO

¿QUÉ ES UN EQUILIBRIO QUÍMICO?

Es una reacción que nunca llega a completarse, pues se produce simultáneamente en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, éstos forman de nuevo reactivos). Es decir, se trata de un  Equilibrio dinámico.

Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabiliza, es decir, se gastan a la misma velocidad que se forman, se llega al EQUILIBRIO QUÍMICO.

El equilibrio químico se representa a través de una expresión matemática llamada CONSTANTE DE EQUILIBRIO:

En una reacción hipotética:

aA  +  bB<——–> cC  +  dD

La constante de equilibrio está dado por:

K = ([D] d. [C]c)  /  ([A] a. [B]b)  (Las minúsculas están elevadas como potencia).

MIRA UN CASO PARTICULAR DE EQUILIBRIO QUÍMICO…

Un ejemplo  de equilibrio químico lo  podemos encontrar, o mejor,  se produce en nuestro estómago cuando ingerimos fármacos. La Aspirina es un medicamento indicado como analgésico, cuya fórmula estructural es:

Este compuesto químico es un ácido carboxílico, cuyo nombre es el ácido acetilsalicílico (AAS). Puesto que es un ácido, se somete a ionización en medio acuoso. Así que cuando comemos el AAS con un poco de agua, se establece el siguiente equilibrio químico:

AAS(s) + H2O(l) ↔ AAS1-(aq) + H3O1+ (aq)

Así, la Aspirina  ionizada es imposible cruzar la capa protectora de las paredes del estómago. Sin embargo, es muy peligroso para una persona tomar este medicamento sin prescripción médica, porque nuestro estómago es un medio muy ácido, el cual cambia el sentido de la reacción.

Según la ecuación de Henderson-Hasselbalch, al aplicar una fuerza en un sistema en equilibrio, tiende a moverse con el fin de disminuir los efectos de esta fuerza. Así, en el caso de la reacción en equilibrio que estamos considerando, un medio ácido agregaría iones H3O1 + (aq) a la reacción e, inmediatamente, se daría el aumento en la concentración de estos iones.

Para reajustar el equilibrio se trasladaría a la izquierda, es decir, la tasa de desarrollo de la reacción inversa iría a aumentar, desplazando en el sentido del consumo de esos iones, reconstituyendo la forma neutra de la Aspirina. En forma neutral, la Aspirina  puede atravesar la capa protectora de las paredes del estómago, puede conducir a casos de hemorragia, lo que es peligroso.   Por eso,  nunca se recomienda la ingestión de medicamentos sin receta!

OPINANDO ANDO.... 

La automedicación en un hábito común en nuestra sociedad, utilizamos medicamentos para el dolor de cabeza, para problemas gástricos, para relajarnos, para la tos, para la alergia, etc.  La automedicación responsable puede ser conveniente si se utiliza para tratar síntomas menores como el dolor, la fiebre, la acidez de estómago, el resfriado, etc. y durante un tiempo limitado. Pero debemos tener claro que no siempre un simple dolor de cabeza se puede controlar con un analgésico, pues como lo vemos en el artículo, la reacción química que hace algunos medicamentos en nuestro cuerpo pueden aumentar nuestros problemas de salud. 

PARA LOS QUE LES GUSTA EL CAFÉ…

Independientemente del origen del café es indiscutible que su efecto estimulante ha ayudado a su popularidad.

Un factor clave en la calidad del café es el tostado. Éste hace que el grano aumente su volumen entre 30 y 100%.   El grano se esponja por la expansión del CO2 formado y de cambios químicos complejos que hacen que el café se oscurezca, tome aroma y pierda agua.

Los principales componentes del grano verde son proteínas, sacarosa y ácido clorogénico12 casi el 75% de los sólidos solubles.   Al parecer, con el tostado se forman azúcares que se deshidratan y polimerizan, se forman sustancias de gran masa molecular solubles en agua y otras insolubles.

Para preparar el café hay diferentes formas: desde el cómodo "Nescafé" hasta el express, pasando por el turco, irlandés, americano, de olla, etcétera.  Sin duda una de las cualidades más atractivas del café es su aroma. El agua caliente libera con gran rapidez a los aceites esenciales que lo constituyen.

Los principales componentes de los café verde solubles en agua son proteínas, sacarosa y ácido clorogénico, alrededor del 75% del total de sólidos solubles.

Aunque no se crea, el café descafeinado sí contiene café; se emplean diferentes disolventes clorados para eliminar la cafeína del grano verde; uno de los más empleados es el tricloroetileno18.   El posterior secado y tostado garantiza totalmente la eliminación del disolvente utilizado.

Cafeína. Teobromina 

¿Con cuántas de azúcar?

Cualquiera sabe que un buen café se toma sin azúcar; pero hay de gustos a gustos. Lo que es indiscutible es que por muy azucarado que 107 a uno le guste el café hay un límite a la cantidad  de azúcar disuelta en el café; a tales soluciones se les llama saturadas.

Por más que se añada azúcar el café no se endulza más, el exceso queda en el fondo de la taza. Los químicos dicen que se tiene entonces una solución saturada. Sólo hace poco tiempo se llegó a la conclusión de que estas soluciones tienen un equilibrio dinámico, es decir la velocidad con que se disuelve el azúcar es igual a la velocidad con que se deposita. 

EL AGUA, DISOLVENTE UNIVERSAL

El agua, es la mejor elección como disolvente, desde un punto de vista medioambiental, ya que no es ni inflamable, ni tóxica. Aunque presenta el inconveniente de tener una baja solubilidad con las resinas.

El elevado  MOMENTO DIPOLAR  del agua y su facilidad para formar  PUENTES DE HIDRÓGENO  hace que el agua sea un excelente disolvente. Una molécula o  ion  es soluble en agua si puede interactuar con las moléculas de la misma mediante puentes de hidrógeno o interacciones del tipo ion-dipolo.  Solubilidad de iones en agua con aniones que tengan átomos de oxígeno, pueden formar puentes de hidrógeno, dado que el oxígeno actúa como aceptor de los mismos. Además, hay que tener en cuenta la atracción del anión sobre el dipolo del agua. Lo mismo ocurre con Cl^- o F^-, que tienen pares de electrones solitarios y que pueden actuar como aceptores de puentes de hidrógeno. Por su parte, los cationes como el Na⁺, el K⁺, el Ca⁺⁺ o el Mg⁺⁺ se rodean de moléculas de agua a las que unen mediante interacciones del tipo ion-dipolo; los átomos de oxígeno se orientan hacia el catión. Conforme aumenta la temperatura y la presión, las propiedades del agua varían.

EJEMPLO COTIDIANO…

El agua facilita el procesamiento biológico y químico de las aguas residuales. El ambiente acuoso ayuda a descomponer los contaminantes, debido a su capacidad de volverse una solución homogénea, que puede ser tratada de manera flexible.

Los microorganismos que viven en el agua pueden acceder a los residuos disueltos y pueden alimentarse de ellos, descomponiéndoles en sustancias menos contaminantes. Para ello los tratamientos aeróbicos se utilizan de forma generalizada añadiendo oxígeno o aíre a la solución, incrementando la velocidad de descomposición y reduciendo la reactividad. 

Vídeo: Maravillas del agua... El agua como disolvente.