El documento describe la teoría de Arrhenius sobre la disociación iónica de sustancias en disolución acuosa. Explica que los ácidos disocian cationes H+ y las bases disocian aniones OH-. Describe también los mecanismos de los tampones en el cuerpo para mantener el pH sanguíneo constante a través del equilibrio entre el dióxido de carbono, el ácido carbónico y el bicarbonato.

1. Q.F CRISTHIAN NEIL RODRIGUEZ SILVA

2. 2
Publica en 1887 su teoría de
“disociación iónica”.
 Hay sustancias (electrolitos) que en disolución se disocian en cationes y
aniones.
ÁCIDO: Sustancia que en disolución acuosa disocia
cationes H+.
BASE: Sustancia que en disolución acuosa disocia
aniones OH–.

3. 3
ÁCIDOS:
AH (en disolución acuosa)  A– + H+
Ejemplos:
 HCl (en disolución acuosa) Cl– + H+
 H2SO4 (en disolución acuosa)SO4
2– + 2 H+
BASES:
BOH (en disolución acuosa)  B + + OH–
Ejemplo:
 NaOH (en disolución acuosa) Na+ + OH–

4. 4
ÁCIDO BÁSICO
141 2 3 4 6 8 9 10 11 12 135 7
Zumo de
limón Cerveza
Leche
Sangre
Agua mar
Amoniaco
Agua destilada

5. Tampones o amortiguadores. Esquema general.
5

6. Mecanismo de la acción de tamponamiento.
 Las disoluciones amortiguadoras
(también llamadas sistemas tampón
o buffers) son aquellas cuya
concentración de protones apenas
varía al añadir ácidos o bases fuertes.
 La concentración de protones del
agua pura experimenta una
elevación inmediata cuando se
añade una mínima cantidad de ácido
o de base (Figura superior derecha).
 En cambio, si esta misma cantidad de
ácido se añade a 1 litro de disolución
amortiguadora el pH apenas
desciende una décima (Figura
inferior derecha). 6

7. Mecanismo de la acción de tamponamiento.
 Su utilidad en los seres vivos y en el
laboratorio radica en el hecho de que
impiden que se produzcan bruscos
cambios en el pH de una disolución.
Mantener el pH constante es vital para el
correcto desarrollo de las reacciones
químicas y bioquímicas que tienen lugar
tanto en los seres vivos como, a nivel
experimental, en el laboratorio.
 Los amortiguadores más sencillos están
formados por mezclas binarias:
1. un ácido débil y una sal del mismo
ácido con una base fuerte (por ejemplo,
ácido acético y acetato sódico)
2. una base débil y la sal de esta base con
un ácido fuerte (por ejemplo, amoníaco
y cloruro amónico)
 Supongamos un amortiguador
constituído por ácido acético (ácido
débil) y acetato sódico (sal de ácido
débil y base fuerte). El ácido estará
parcialmente disociado según la
ecuación:
 Aplicando la ley de acción de masas:
 El acetato sódico, como todas las
sales está completamente disociado,
y por lo tanto, el ión acetato (Ac-)
procedente de esta sal desplazará el
equilibrio de disociación del ácido
hacia la izquierda, haciendo que
disminuya la [H+]. 7

8. ECUACIÓN DE HENDERSON-HASSELBALCH.
 El pH de una disolución amortiguadora se puede
conocer mediante la ecuación de Henderson-
Hasselbalch. En la disociación del ácido acético:
 la constante de equilbrio es:
 Si tomamos logaritmos:
 Y cambiando de signos:
 Lo que es igual a:
 Y reordenado tenemos finalmente la ecuación de
HENDERSON-HASSELBALCH :
 Cuando [Ac-] = [AcH] entones:
8

9. Eficacia de un sistema amortiguador.
 La eficacia máxima del
amortiguador, tanto para
neutralizar ácidos como bases está
en la zona de pH de mayor
pendiente, que es la zona que
abarca la flecha discontinua de la
figura superior:
 - el máximo de la curva de la
eficacia del amortiguador frente a
bases está en el punto pH=pK-1/2.
En este punto, la proporción de sal
es del 24%, y hay que añadir un
52% de NaOH para que que el pH
suba a pK+1/2, donde el
porcentaje de la base es del 76%.
 - el máximo de la curva de la eficacia del
amortiguador frente a ácidos está a
pH=pK+1/2, donde el % de la sal es del 76%,
y admite un 52% de ácido para disminuir el
pH en una unidad (pH=pK-1/2). donde el
porcentaje de la sal es del 24%
9

10. Tampones fisiológicos: ÁCIDO FOSFÓRICO.
El ácido fosfórico (H3PO4), además de formar parte de numerosos
compuestos orgánicos (ácidos nucleicos, fosfolípidos, azúcares,
etc.) también se encuentra en forma libre, aunque en pequeña
proporción. La concentración de iones fosfato en el plasma
sanguíneo es de unos 2 mEq/litro. El ácido fosfórico tiene tres
protones disociables según las reacciones:
10

11. Tampones fisiológicos: ÁCIDO FOSFÓRICO.
 Cada forma, molecular o iónica actúa como ácida
respecto a la que tiene a su derecha y como
básica respecto a la que tiene a su izquierda. Se
pueden establecer, por tanto, tres equilibrios de
disociación, cada uno con una constante
característica a 25ºC.
 K1= 5,7 x 10-3 (pK1= 2,2)
 K2= 6,2 x 10-8 (pK2= 7,2)
 K3=2,2 x 10-13 (pK3=12,7)
 Estos valores indican que el primer H+ se
desprende con facilidad aún a pH ácido (a
pH=2,1 la mitad del H3PO4 se ha disociado para
formar H2PO4
-), lo que quiere decir que el H3PO4
es un ácido moderadamente fuerte.
 El pK de la segunda disociación (7,2) es el más
próximo al pH del medio interno y por lo tanto,
es esta segunda disociación la que tiene lugar
reversiblemente en el medio interno, y la que
posee acción amortiguadora (figura inferior
izquierda). El tercer H+ se disocia en medio muy
alcalino (pH=12,7), y por tanto no tiene interés
biológico.
 A la temperatura del organismo, y
teniendo en cuenta la fuerza iónica del
plasma en condiciones fisiológicas
ordinarias, se acepta generalmente el
valor de 6,8 para el pKa de la segunda
ionización del fosfato.
11

12. Tampones fisiológicos: ÁCIDO CARBÓNICO - BICARBONATO.
En los animales con pulmones, el
sistema amortiguador
carbónico/bicarbonato es
especialmente efectivo. En estos
animales, el H2CO3 del plasma
sanguíneo está en equilibrio con el
CO2 gaseoso presente en el espacio
aéreo de los pulmones, lo que
supone una reserva prácticamente
ilimitada de CO2 que puede
participar en el equilibrio. En este
sistema tampón tienen lugar 3
equilibrios reversibles entre el CO2
gaseoso de los pulmones y el
bicarbonato disuelto en la sangre.
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13. el sistema respiratorio permite controlar la presión parcial de
CO2 en los pulmones
los riñones permiten ajustar la [HCO3
-] en el plasma
 El pH normal de la sangre se sitúa entre 7,35 y 7,45, lo que corresponde
a una [H+] en torno a 40 nM. Como el pK del tampón bicarbonato es 6,1,
bastante alejado del pH normal de la sangre, su eficacia amortiguadora
es muy reducida. Sin embargo, su importancia fisiológica es enorme ya
que:

14. Cambios en la frecuencia respiratoria corrigen
desviaciones del pH
HIPOVENTILACIÓN
HIPERVENTILACIÓN
SISTEMA RESPIRATORIO
El aparato respiratorio tiene quimiorreceptores sensibles a la concentración de
H+ ubicados en el bulbo raquídeo, en la aorta y en la bifurcación de las carótidas:
La acidemia @ estos receptores y provoca un de la actividad ventilatoria, lo que
produce PCO2. La PCO2 en los pulmones descenderá, y disminuye la cantidad
de CO2 disuelta en sangre. El cociente HCO3/CO2 aumentará, al igual que su
logaritmo y el pH, con lo que se corrige la acidemia .
La alcalemia provoca una menor ventilación, con lo que la presión parcial de CO2 en
los pulmones aumentará y habrá más CO2 disuelto en la sangre. El cociente HCO3
-
/CO2 disminuirá, al igual que el pH, con lo que se corrige la alcalemia.

15. Cambios en la frecuencia respiratoria corrigen
desviaciones del pH
HIPOVENTILACIÓN
HIPERVENTILACIÓN
SISTEMA RENAL
Cuando la variación del pH es de origen respiratorio, este aparato no puede servir para
compensar la alteración. Los riñones también contribuyen a corregir los cambios en el pH a
través de diversos mecanismos:
es capaz de excretar los excesos de HCO3
- o de reabsorber el HCO3
- filtrado, si fuese
necesario es capaz de excretar H+ en forma de H2PO4
-y de NH4
+ durante este proceso se
genera nuevo HCO3
- lo que permite reemplazar el que se ha consumido. La acidemia
estimula la excreción de H+ y la retención de bicarbonato a nivel renal. La alcalemia tiene el
efecto contrario. Estas funciones compensatorias son lentas. Por lo tanto, el riñón es
un mecanismo de compensación a largo plazo (entre 12 y 72 horas), incapaz de reaccionar
ante cambios bruscos en la [H+].

16. PH PH
METABOLICARESPITATORIA
HCO3
pCO2
HCO3
pCO2
pCO2
pCO2
HCO3
HCO3
Acidosis
Alcalosis

17. Acidosis respiratoria
Si contenemos la respiración, PCO2 en los pulmones y la cantidad de CO2 que se disuelve
en sangre. El cociente HCO3
-/CO2 disminuirá, al igual que su logaritmo, y el pH (figura de la
derecha). Si el pH disminuye por debajo de 7,35 se provoca una acidosis respiratoria.
La reducción del ritmo respiratorio se puede deber a:
la administración de anestésicos o barbitúricos
enfermedades como la bronquitis crónica o el enfisema pulmonar
enfermedades que afectan a los músculos implicados en la respiración
apneas (pesca submarina)
La compensación renal, consiste en un aumento en la secreción de H+ y en la reabsorción
del HCO3
-plasmático. Esta compensación suele ser parcial y no es inmediata, sino que tarda
entre dos y tres días.

18. Acidosis Metabólica
ACIDOSIS METABÓLICA
ALCALOSIS METABÓLICA
HIPERVENTILACIÓN
La acidosis metabólica consiste en un aumento de la [H+] en la sangre. Las causas pueden
ser diversas:
la ingestión directa de ácidos (aspirina),
la práctica de deporte (genera ácido láctico)
el metabolismo excesivo de las grasas genera cetoácidos (en diabéticos o en condiciones de
ayuno),
la pérdida de bicarbonato (diarreas),
insuficiencia renal (no se eliminan H+ o no se recupera HCO3
-)

19. Compensación mediada por el sistema respiratorio
El equilibrio de ionización del ácido carbónico se desplaza hacia la izquierda (flechas de
color rojo en la figura inferior), aumentando la [H2CO3] y la [CO2] disuelto en el plasma. Este
aumento se traduce en un aumento de la presión parcial del CO2 gaseoso en los pulmones.
Este exceso de CO2 se elimina fácilmente aumentando la frecuencia respiratoria. Si
forzamos la respiración, la presión parcial de CO2 en los pulmones descenderá, y con ella la
cantidad de CO2 que se disuelve en sangre. El cociente HCO3
-/CO2aumentará, al igual que su
logaritmo y con él, el Ph.
Acidosis Metabólica
ACIDOSIS METABÓLICA
ALCALOSIS METABÓLICA
HIPERVENTILACIÓN

20. Acidosis Metabólica
En el riñón se estimula la secreción de H+ y la reabsorción de HCO3
-

21. Alcalosis Respiratoria
Si forzamos la respiración, PCO2 en los pulmones y la [CO2] disuelta en sangre.
El cociente HCO3
-/CO2 aumentará, al igual que su logaritmo, y el pH. Si el pH
aumenta por encima de 7,35 se provoca una alcalosis respiratoria, La
hiperventilación se puede deber a:
•estados de ansiedad, estrés emocional, dolor, fiebre, hipotensión, embarazo
•insufuciencia hepática
•en alta montaña, la falta de oxígeno provoca una hiperventilación
La compensación renal, consiste en una disminución en la secreción de H+ y en una
disminución en la reabsorción del HCO3
- plasmático. Esta compensación no es
inmediata (tarda entre dos y tres días), pero es bastante eficaz, ya que la disminución
del HCO3
- restablece los valores normales de pH.

22. Alcalosis Metabólica
ALCALOSIS METABÓLICA
ACIDOSIS RESPIRATORIA
CONTENEMOS LA
RESPIRACIÓN
La alcalosis metabólica consiste en una disminución de la [H+] en la
sangre. Las causas pueden ser diversas:
pérdida de ácidos gástricos (vómitos)
ingestión de álcali, bicarbonato o de antiácidos para facilitar la
digestión, abuso de diuréticos (se retiene un exceso de HCO3
- y se
pierden K+ y, H+)

23. Alcalosis Metabólica
Compensación mediada por el sitema respiratorio
Al disminuir la [H+] el equilibrio de ionización del ácido carbónico se desplaza hacia derecha
(flechas de color azul en la figura inferior), aumentando la disociación del H2CO3. Al
disminuir la [H2CO3], el CO2disuelto en el plasma se combina con el agua para formar
H2CO3. La disminución del CO2 disuelto en la sangre provoca que el CO2 en estado gaseoso
en los pulmones se disuelva en el plasma para restablecer el equilibrio. Se puede evitar
que disminuya la presión parcial del CO2 en los pulmones mediante una disminución de la
frecuencia respiratoria. Si contenemos la respiración, la presión parcial de CO2 en los
pulmones aumentará, y con ella la cantidad de CO2 que se disuelve en sangre. El cociente
HCO3
-/CO2disminuirá, al igual que su logaritmo, y el pH descenderá.
ALCALOSIS METABÓLICA
ACIDOSIS RESPIRATORIA
CONTENEMOS LA
RESPIRACIÓN

24. Compensación mediada por los riñones
En el riñón se reducen tanto la secreción de H+ como la reabsorción
de HCO3
-. El exceso de HCO3
- se elimina en la orina.
Alcalosis Metabólica