Curvas de Titulación de Aminoácidos Grupo: 4QM2 Sección: 1 Alvarado Vera Luis Fernando/Cortés Cuevas Jonathan Brandon Objetivos:
1. Explicar el comportamiento de electrolitos débiles y fuertes, cuando éstos se titulan con una base fuerte. 2. Comprobar el carácter anfotérico de los aminoácidos y su estructura ión dipolar, efectuando la titulación de los grupos amino por el método de Sörensen. Introducción:
La definición de Brönsted-Lowry para un ácido es toda sustancia que en solución acuosa es capaz de liberar protones o iones H+. HA + H2O → A– + H3O+
En el caso de las bases, BrönstedLowry las define como toda aquella sustancia que en disolución acuosa son capaces de aceptar un protón o ión H+. B + H3O+ → BH+ + H2O
Dentro de las definiciones de ácidos y bases existe también la definición de ácidos y bases fuerte. Un ácido o base fuerte, por definición, es una sustancia la cual en solución acuosa se disocia completamente, minetras que los ácidos o bases débiles son sustancias que en solución acuosa se disocian parcialmente.
En el caso de los ácidos débiles un dador protónico y su correspondiente aceptor forman un par ácido-base conjugados. Cada ácido tiene una tendencia característica a perder su protón en solución acuosa. Cuanto más fuerte sea el ácido mayor será la tendencia a perder el protón. La tendencia de cualquier ácido (HA) a perder un protón y formar su base conjugada (A-) se define mediante una constante de equilibrio (K) para la reacción reversible:
Las constantes de disociación de los ácidos (constantes de equilibrio) son a menudo designadas como K a, sin embargo por conveniencia la constante de disociación se expresa como el –log de Ka (pKa). Los aminoácidos por naturaleza presentan un comportamiento anfótero, ésto quiere decir que se comportan ya sea como un ácido o como una base. Éste comportamiento se debe a que en su estructura poseen un grupo amino que puede actuar como base y un grupo ácido carboxílico que actúa como ácido.
Dependiendo del pH del medio en el que se encuentren los aminoácidos, éstos pueden existir en varias formas iónicas: 1.- En pH ácido (menor a 7 aprox.) se encontrará la forma más protonada.
2.- A pH neutro los aminoácidos se encuentran en forma de “Zwitterión”,
en la cual la carga total del aminoácido es igual a 0.
3.- En Ph básico (mayor a 7 aprox.) los aminoácidos se encuentran en su forma menos protonada.
Al titular un aminoácido en disolución con un ácido o base fuerte se puede poner de manifiesto este carácter anfotérico en donde a medida que se agregue el ácido o base se obtienen las distintas formas iónicas.
Resultados:
Discusión:
Con base en los datos obtenidos experimentalmente y tras construir la gráfica de las titulaciones del hidróxido de sodio (NaOH) con ácido clorhídrico (HCl) se observa el comportamiento típico de una base fuerte contra un ácido fuerte, en el cual en el inicio de la titulación no se observa un cambio muy apreciable, y es hasta que se añaden 16ml de HCl (160 mEq) en donde el pH desciende bruscamente, alcanzándose el punto de equivalencia en aproximadamente los 19.2ml (192 mEq). Al seguir titulando con el HCl se genera un exceso de iones H+ lo que ocasiona que el pH siga descendiendo de manera brusca hasta el final de la titulación. En el caso de la titulación con el ácido acético (CH3COOH) se observa en la
curva de titulación un comportamiento similar al obtenido con el HCl, sin embargo en ésta titulación se observa un descenso del pH más brusco al inicio de la titulación, sin embargo a medida que se agrega ácido acético se observa una zona en la cual el pH no presenta variaciones significativas, a éste fenómeno se le conoce como efecto Buffer o formación de una solución tampón. La formación de la solución tampón se debe a que el ácido acético al ser un ácido débil se disocia parcialmente en iones acetato. Los iones acetato de la disociación del ácido acético y los iones acetato formados de la reacción con el hidróxido de sodio crean un efecto de ión común el cual desplaza el equilibrio hacia los reactivos, evitando que el pH disminuya de manera brusca. En ésta zona de formación de la solución tampón es posible
determinar el pKa del ácido acético, ya que en ésta zona la concentración del ácido y de su base conjugada es la misma, por lo cual:
Considerando que el logaritmo de 1 es igual a 0 obtenemos que pH=pKa. De manera experimental no se pudo determinar el pKa ya que en éste caso la titulación se llevó a cabo con el ácido acético, por lo cual el pH medido con el potenciómetro correspondía al del hidróxido de sodio. Las siguientes titulaciones realizadas se llevaron a cabo empleando el aminoácido glicina y una mezcla de glicina con formol. En la primera curva de titulación la cual se llevó a cabo empleando glicina se observa un comportamiento en el cual el Ph disminuye de manera lenta, manteniéndose constante hasta el final de la titulación. Éste comportamiento puede deberse a que al titular con glicina el hidróxido de sodio, la especie iónica predominante en éste caso sería el aminoácido en su forma menos protonada, esto ocasionaría que el hidróxido de sodio no se neutralizara y es por eso que el pH se mantiene constante. Esto solo puede inferirse ya que no se tomó el pH de la solución de glicina con la cual se tituló. La siguiente curva de titulación con aminoácido fue la obtenida al titular hidróxido de sodio con una mezcla de glicina y formol. En ésta gráfica se
observa un comportamiento que difiere mucho de la curva anterior ya que aquí el descenso de pH ocurre de manera más acelerada, obteniéndose al término de la titulación un pH cercano a la neutralidad (7.83). La reacción del formol con la glicina ocasiona el bloqueo del grupo amino del aminoácido, lo cual le confiere un carácter más ácido al aminoácido, con lo cual se explicaría éste descenso del pH . Respecto al comportamiento del HCl con la glicina fue parecido al de del NaOH, ya que en este caso la titulación fue a una base fuerte. Respecto a la glicina con formol, al bloquear la porción amino del aminoácido le quitaron porción de la parte ácida y el carboxilo, actuó quitando protones del HCl disociándolo completamente. Conclusiones:
Mediante la titulación potenciométrica se logró observar el comportamiento anfotérico que tienen los aminoácidos. Se evaluó el comportamiento de los electrolitos fuertes y débiles al ser titulados con una base fuerte y de ésta manera se relacionó el concepto de pKa con los ácidos débiles.
Preguntas extra:
¿Cómo es el comportamiento de la glicina con el formol? R=El formol en presencia de un aminoácido reacciona con su grupo amino, la reacción tiene como producto la formación de la imina crrespondiente y la
liberación de subproducto.
agua
como
Bibliografía:
Principios de Bioquímica, Lehninger, A.L. Bioquimica, 2ª ed. Omega, Barcelona, 1978. Teoría ácido-base de Brönsted-Lowry, http://cb10laura.blogspot.mx/2011/02/teoria-acido-base-de-bronstedlowry.html, revisado: 12/02/17.
