¿Qué es pH, ácido, base, pKa? — Biología

Definición 8.7 Biología universitaria — primer año · Capítulo 8 — El agua y las biomoléculas pequeñas

El agua se disocia ligeramente, $\mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{H^+} + \mathrm{OH^-}$ , con $[\mathrm{H^+}][\mathrm{OH^-}] = K_w = 10^{-14}\,\mathrm{mol}^{2}/\mathrm{L}^{2}$ a $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . El pH es $-\log_{10}[\mathrm{H^+}]$ : 7 para el agua pura, menor para los ácidos y mayor para las bases. Un ácido $\mathrm{HA}$ cede un protón, $\mathrm{HA} \rightleftharpoons \mathrm{H^+} + \mathrm{A^-}$ , con constante de disociación $K_a = [\mathrm{H^+}][\mathrm{A^-}]/[\mathrm{HA}]$ y p $K_a$ $= -\log_{10}K_a$ ; su base conjugada $\mathrm{A^-}$ acepta uno. Un ácido fuerte (HCl) está totalmente disociado; los ácidos de la célula (ácidos carboxílicos, fosfatos, amonio) son débiles, con p $K_a$ entre 2 y 10.

Ejemplos

Ejemplo 8.6 (Fundir una doble hélice)

Las dos hebras del ADN se mantienen unidas por dos o tres enlaces de hidrógeno por par de bases más el apilamiento (van der Waals) de los pares vecinos; un par aislado se separaría al instante, pero mil pares seguidos aguantan hasta que la temperatura alcanza unos $90\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ , y se reúnen, exactamente en el mismo registro, cuando se baja (Capítulo 11). Específico, fuerte por acumulación, reversible.

Ejemplo 8.11 (La sangre)

La sangre arterial contiene $24\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ de bicarbonato y $\mathrm{CO_2}$ disuelto a $1.2\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ (fijado por los pulmones): $\mathrm{pH} = 6.1 + \log(24/1.2) = 6.1 + 1.30 = 7.4$ . Añadir $5\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ de ácido convierte $5\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ de bicarbonato en $\mathrm{CO_2}$ ; si los pulmones expulsan ese $\mathrm{CO_2}$ y mantienen el valor disuelto, el pH pasa a $6.1 + \log(19/1.2) = 7.30$ ; en un matraz cerrado el $\mathrm{CO_2}$ subiría a $6.2\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ y el pH caería a $6.1 + \log(19/6.2) = 6.59$ . Los pulmones marcan la diferencia.

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Ejemplos

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