Universidad Rafael Landívar Facultad de Ingeniería Ingeniería Química Laboratorio de Bioquímica Lic. Lucia Escobar
REPORTE PRÁCTICA NO. 1: TITULACIÓN DE ÁCIDO GLUTÁMICO
Zucely Castillo Monterroso Carné 1022507 Interciclo 2012
Guatemala, 11 de Junio de 2012
1. SUMARIO El ácido glutámico es uno de los 20 aminoácidos naturales más comunes, que se caracteriza por sus propiedades ácidas. En la práctica de laboratorio fue titulada una muestra de 10 ml solución 1M de glutamato monosódico utilizando HCl 1M, con el objetivo de determinar experimentalmente su punto isoeléctrico. Para ello fueron preparadas dos muestras de ácido glutámico 1M identificadas como A y B. A la muestra A le fue agregado 7.3 ml de solución de NaOH hasta alcanzar un pH de 11; mientras que a la muestra B se le agregó un volumen equivalente de agua. Para la titulación de la muestra A fueron utilizados naranja de metilo y fenoftaleina como indicadores, el viraje para la fenoftaleina fue observado al haber agregado 7ml de HCl 1M y tener un pH=7; mientras que para el naranja de metilo se observó a los 13.5 ml de HCl 1M y pH= 3.16. En la titulación de la muestra B fue utilizado solamente naranja de metilo como indicador, y su viraje se observó al haber agregado 7.1 ml de HCl 1M y pH=3. Mediante un análisis gráfico se determinó un punto isoeléctrico de
2. OBJETIVOS
Conocer las diferentes formas en que pueden existir los aminoácidos. Determinar el punto isoeléctrico del ácido glutámico a partir de gráfica de titulación
3. DATOS OBTENIDOS Tabla 3.1: Mediciones realizadas previo a titulación de ácido glutámico 1M con HCl 1M VARIABLE DE MEDICIÓN
VALOR OBTENIDO
pH solución 1M de GMS Volumen de solución de NaOH utilizado para alcanzar pH 11 en muestra A Volumen de agua utilizado en muestra B Volumen de fenoftaleina Volumen de naranja de metilo
7 ± 0.005 7.3 ml ± 0.05 ml 7.3 ml ± 0.05 ml 3 gotas 3 gotas
Tabla 3.2. Mediciones obtenidas durante la titulación muestra A con solución de HCl 1M VOLUMEN HCL (ml)
pH
0 ± 0.05 5 ± 0.05 6.3 ± 0.05 7 ± 0.05 7.1 ± 0.05 7.5 ± 0.05 8 ± 0.05 9 ± 0.05 11 ± 0.05 11.4 ± 0.05 12.1 ± 0.05 13.5 ± 0.05 14 ± 0.05 15.2 ± 0.05 17 ± 0.05
11 ± 0.005 9.17 ± 0.005 8.75 ± 0.005 6.45 ± 0.005 5.84 ± 0.005 5.15 ± 0.005 4.78 ± 0.005 4.39 ± 0.005 3.83 ± 0.005 3.75 ± 0.005 3.55 ± 0.005 3.16 ± 0.005 3.01 ± 0.005 2.63 ± 0.005 2.08 ± 0.005
Tabla 3.3. Mediciones obtenidas durante la titulación muestra B con solución de HCl 1M VOLUMEN HCL (ml)
pH
0 ± 0.05 1 ± 0.05 2 ± 0.05 3.2 ± 0.05 3.6 ± 0.05 4 ± 0.05 4.5 ± 0.05 5 ± 0.05 5.5 ± 0.05 7.1 ± 0.05 8 ± 0.05 10 ± 0.05
6.99 ± 0.005 4.83 ± 0.005 4.42 ± 0.005 4.05 ± 0.005 3.95 ± 0.005 3.82 ± 0.005 3.70 ± 0.005 3.56 ± 0.005 3.24 ± 0.005 3.00 ± 0.005 2.61 ± 0.005 2.07 ± 0.005
4. CÁLCULOS
Cálculo de equivalentes de HCl en titulación de muestra A de GMS Veq3 Veq 2
0ml 6ml
3ml
2
7ml 13.5ml 2
10.25ml
Veq1
13.5ml 17ml
Cálculo de equivalentes de HCl en titulación de muestra B de GMS Veq 2 Veq1
15.25ml
2
1ml 7.1ml
4.05ml
2
7.1ml 10ml
8.55ml
2
Cálculo de pI para muestra A de GMS (los valores de pK obtenidos de gráfico de titulación)
pI A
pK2 pK 1 2
4 2.6 2
3.3
Cálculo de pI para muestra B de GMS (los valores de pK obtenidos de gráfico de titulación)
pI B
2
3.8 2.3 2
3.05
Cálculo de pI promedio
pI promedio
pK2 pK 1
pI A pI B 2
3.3 3.05 2
3.175
Cálculo de porcentaje de error respecto a pI teórico
valor _ teórico valor _ práctico 3.2 3.175 *100 *100 0.8% valor _ teórido 3.2
%error
5. RESULTADOS Y OBSERVACIONES Tabla 5.1. Curva de titulación para muestra A
Tabla 5.2: Curva de titulación para muestra B
Tabla 5.1: Valores de pI calculados para muestras A y B CÁLCULO pK A2 muestra pK A1 muestra pI A pK A2 muestra pK A1 muestra pIB pIpromedio %error
RESULTADO A A
4 2.26 3.3 3.8 2.3 3.05 3.175 0.8%
B B
Tabla 5.2: Observaciones realizadas durante la práctica DESCRIPCI N
OBSERVACI N
Aspecto solución de glutamato monosódico 1M
Incolora
Aspecto muestra A (GMS a pH 11) posterior a adición de indicadores fenoftaleina y naranja de metilo
Rosa intenso
Titulación de muestra A
Se observó el viraje de fenolftaleína a pH de 7, desapareciendo la tonalidad rosa. Se observó el viraje de naranja de metilo a pH 3.1 desapareciendo color amarillo y obteniéndose color rojo-naranja
Aspecto muestra B (GMS a pH 7) posterior Amarillo a adición de indicador naranja de metilo Titulación de muestra B
Se observó el viraje de naranja de metilo a pH 3, desapareciendo color amarillo y obteniéndose color rojo-naranja.
6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS El objetivo de la práctica de laboratorio fue la determinación experimental del punto isoeléctrico del ácido glutámico. Para ello se utilizó una muestra de 20 ml de solución de glutamato monosódico 1M, el cual se dividió en dos muestras de 10 ml A y B. A la muestra A se le fueron añadidos 7.3ml de solución de NaOH 1M para obtener un pH 11, mientras que a la B se le añadieron 7.3 ml de agua desmineralizada.
El ácido glutámico es un aminoácido que se caracteriza por tener un carácter ácido en soluciones acuosas (pH alrededor de 3.1) y encontrarse en su forma de zwitterión; pero al medir el pH inicial de la muestra B se obtuvo un valor de pH 7. Esto se debe a que la titulación fue realizada con glutamato monosódico, la cual es una sal proveniente de un ácido débil que en soluciones acuosas aumenta el pH. (Wade (2004)) El pH inicial de la muestra A fue 11; a este pH el glutamato se encuentra en su especie con carga neta negativa. Para la titulación de esta muestra fue utilizado fenoftaleina, la cual es un indicador que trabaja en el rango de pH de 8-10; y naranja de metilo que trabaja en el rango de 3-4.5 (Brown (2004)). El viraje de fenoftaleina a pH de 7.1 fue utilizado para calcular gráficamente el valor de pKa 3; mientras que el viraje del naranja de metilo a pH 3.1 se utilizó para el cálculo de pKa2. A pH 3.1 la especie predominante fue la de zwitterión, y al continuar la titulación hasta pH 2 predominó la especie con carga positiva. La reacción para la titulación de la muestra A fue:
El pH inicial de la muestra B fue de 7, correspondiente al pH de la sal de glutamato monosódico en solución. A diferencia de la muestra A, para la titulación de la muestra B fue utilizado únicamente naranja de metilo como indicador, y su viraje fue observado a pH 3, en donde la especie predominante fue la zwitterión. La titulación continuó hasta obtener un pH de 2.07 en donde la especie predominante es la de carga neta positiva. El punto de equivalencia de la titulación fue utilizado para el cálculo de pKa 2 y la reacción de la titulación para la muestra B fue:
Para el cálculo del punto isoeléctrico tanto en la muestra A como B, fueron utilizados únicamente los valores de pKa 1 y pKa2 obtenidos de la gráfica de titulación correspondiente a cada muestra. El pI del ácido glutámico es dependiente únicamente de los valores de pKa 1 y pKa2 ya que éstos provienen de la disociación de los grupos de ácido carboxílico que se ionizan en forma similar (grupos con carga positiva que se ionizan a grupos con carga negativa al abstraer los hidrógenos ácidos). El valor promedio del punto isoeléctrico obtenido experimentalmente fue de 3.175, con un porcentaje de error del 0.8% respecto al punto isoeléctrico teórico de 3.2. El bajo porcentaje de error se encuentra ligado fuertemente al error humano que existe durante la experimentación, tanto durante el uso de la bureta tituladora como en la lectura visual de viraje de los indicadores.
7. CONCLUSIONES
A pH 11 el glutamato monosódico se encontraba en su especie con carga negativa. A pH neutro obtenido en el viraje de fenoftaleína durante la titulación de la muestra A, así como el pH inicial de la muestra B; la especie predominante fue la que tiene la carga positiva en el grupo amino (NH 3+) y negativa en los grupos carboxílicos (COO -). A pH 3 obtenido en ambas titulaciones durante el viraje del naranja de metilo, la especie predominante fue la de zwitterión. Al final de la titulación (pH=2) la especie predominante es la cargada positivamente, la cual tiene todos los grupos ionizables con hidrógenos ácidos extraíbles. El punto isoeléctrico calculado experimentalmente fue de 3.175 con un 0.8% de error respecto al valor teórico. El error estuvo ligado al error humano durante el uso de la bureta y lectura del viraje del indicador.
8. PREGUNTAS POSTLABORATORIO 1. Construya una gráfica de titulación del ácido glutámico con HCl con los datos obtenidos en la primera y segunda parte de la práctica (Ver sección de resultados)
2. Determine en forma gráfica el punto isoeléctrico (Ver gráficos 5.1 y 5.2 de sección de resultados)
3. Ubique las regiones que se presentan en la grafica y localice las formas iónicas del ácido glutámico que existen durante la titulación, derivadas de los grupos alfa y beta (carboxilo-amino) Gráfico A1: Especies iónicas presentes durante la titulación de la muestra A
Gráfico A2: Especies iónicas presentes durante la titulación de la muestra B
4. Escriba la ecuación de ionización de ácido glutámico
9. BIBLIOGRAFÍA
Wade, J. (2004) Química Orgánica (2ª. Ed.). México: Prentice Hall
Yurkanis (2008) Química Orgánica (2 o. Ed). México: Pearson.
