El agua tiene una ligera tendencia a ionizarse, o sea, a separarse en iones H y en iones OH-. En el agua pura, el nmero de iones H+ y el nmero de iones OH- es igual a 10-7 mol por litro. Una solucin que contiene ms iones H+ que iones OH- es cida; una solucin que contiene ms iones OHque iones H+ es bsica o alcalina

H O H

H O H H O O H H H

TEORA DE LEWIS 1923CIDO: SUSTANCIA QUE ACEPTA UN PAR DE ELECTRONES (ACEPTOR) BASE: SUSTANCIA QUE CEDE UN PAR DE ELECTRONES (DADOR)

CIDO: SUSTANCIA QUE PRODUCE IONES H+ (HIDRATADOS) EN DISOLUCIN ACUOSABASE: SUSTANCIA QUE PRODUCE IONES OH(HIDRATADOS) EN DISOLUCIN ACUOSA

. La escala de pH refleja la proporcin de iones H+ a iones OH-. Una solucin cida tiene un pH inferior a 7; una solucin bsica tiene un pH superior a 7. Casi todas las reacciones qumicas de los sistemas vivos tienen lugar en un estrecho intervalo de pH alrededor de la neutralidad.

Los organismos mantienen este estrecho intervalo de pH por medio de buffers, que son combinaciones de formas de cidos dbiles o bases dbiles; dadores y aceptores de H+.

En el agua lquida hay una leve tendencia a que un tomo de hidrgeno salte del tomo de oxgeno al que est unido covalentemente, al otro tomo de oxgeno al que se encuentra unido por un puente de hidrgeno . En esta reaccin se producen dos iones: el ion hidronio (H3O+) y el ion hidrxido (OH-).

En cualquier volumen dado de agua pura se encuentra ionizado de esta forma un nmero pequeo, pero constante, de molculas de agua. El nmero es constante porque la tendencia del agua a ionizarse se contrapesa con la tendencia de los iones a reunirse

Cuando el agua se ioniza, un ncleo de hidrgeno (o sea, un protn) se desplaza del tomo de oxgeno al cual se encuentra unido covalentemente, al tomo de oxgeno con el que establece un puente de hidrgeno. Los iones resultantes son el ion hidrxido cargado negativamente y el ion hidronio cargado positivamente.

En el agua pura, el nmero de iones H+ iguala exactamente al nmero de iones OH- ya que ningn ion puede formarse sin el otro cuando solamente hay molculas de H2O presentes. Sin embargo, cuando una sustancia inica o una sustancia con molculas polares se disuelve en el agua, pueden cambiar los nmeros relativos de los iones H+ y OH-.

Por ejemplo, cuando el cido clorhdrico (HCl) se disuelve en agua, se ioniza casi completamente en iones H+ y Cl-; como resultado de esto, una solucin de HCl (cido clorhdrico) contiene ms iones H+ que OH-. De modo inverso, cuando el hidrxido de sodio (NaOH) se disuelve en agua, forma iones Na+ y OH-; as, en una solucin de hidrxido de sodio en agua hay ms iones OHque H+.

Una solucin es cida cuando el nmero de iones H+ supera al nmero de iones OH-, de modo contrario, una solucin es bsica -o alcalina- cuando el nmero de iones OHsupera al nmero de iones H+. As, un cido es una sustancia que provoca un incremento en el nmero relativo de iones H+ en una solucin, y una base es una sustancia que provoca un incremento en el nmero relativo de iones OH-.

Los cidos y bases fuertes son sustancias, tales como el HCl y el NaOH, que se ionizan casi completamente en agua, dando como resultado incrementos relativamente grandes en las concentraciones de iones H+ y OH-, respectivamente. Los cidos y bases dbiles, por contraste, son aquellos que se ionizan slo ligeramente, dando como resultado incrementos relativamente pequeos en la concentracin de iones H+ u OH-.

Un cido fuerte se disocia completamente en sus iones HA H+ + A-

HClCIDO FUERTE

+

OHCIDO FUERTE

ClCIDO FUERTE

+

H2OCIDO CONJUGADO DBIL

Dada la fuerte tendencia de los iones H+ y OH- a combinarse y la dbil tendencia del agua a ionizarse, la concentracin de los iones OH- disminuir siempre a medida que la concentracin de los iones H+ se incremente (como, por ejemplo, cuando se aade HCl al agua), y viceversa. En otras palabras, si un cido y una base de fuerzas comparables se aaden en cantidades equivalentes, la solucin no tendr un exceso ni de iones H+ ni de OH-.

Muchos de los cidos importantes en los sistemas vivos deben sus propiedades cidas a un grupo de tomos llamado grupo carboxilo, que incluye un tomo de carbono, dos tomos de oxgeno y un tomo de hidrgeno (simbolizado como -COOH). Cuando se disuelve en agua una sustancia que contiene un grupo carboxilo, algunos de los grupos -COOH se disocian y producen iones hidrgeno. As, los compuestos que contienen grupos carboxilo son dadores de iones hidrgeno, o cidos.

Entre las bases ms importantes de los sistemas vivos se encuentran los compuestos que contienen al grupo amino (-NH2). Este grupo tiene una tendencia dbil a aceptar iones hidrgeno, formando por lo tanto el grupo -NH3+. En tanto los iones hidrgeno son eliminados de la solucin por el grupo amino, la concentracin relativa de los iones H+ disminuye y la concentracin relativa de los iones OH- aumenta

Los qumicos expresan el grado de acidez por medio de la escala de pH . El smbolo "pH" indica el logaritmo negativo de la concentracin de iones hidrgeno en unidades de moles por litro. Los nmeros cuyos logaritmos son de inters para nosotros son las concentraciones de iones hidrgeno en las soluciones, que se expresan en moles por litro.

Un mol es la cantidad de materia que contiene 6,02 x 1023 partculas elementales (ya sea tomos, molculas, iones, partculas subatmicas, etctera).Los tomos no se pueden contar, pero igual podemos saber cuntos hay.

La ionizacin que ocurre en un litro de agua pura da como resultado la formacin, en el equilibrio, de 1/10.000.000 de mol de iones hidrgeno (y, como hemos notado previamente, exactamente la misma cantidad de iones hidrxido). En forma decimal, esta concentracin de iones hidrgeno se escribe como 0,0000001 mol por litro o, en forma exponencial, como 10-7 mol por litro. El logaritmo es el exponente -7 y el logaritmo negativo es 7; con referencia a la escala de pH, se lo menciona simplemente como pH 7.

A pH 7 las concentraciones de H+ y OH- libres son exactamente iguales dado que estn en agua pura. Este es un estado neutro. Cualquier pH por debajo de 7 es cido y cualquier pH por encima de 7 es bsico. Cuanto menor sea el valor del pH, mayor ser la concentracin de iones hidrgeno. Dado que la escala de pH es logartmica, una diferencia en una unidad de pH implica una diferencia de 10 veces en la concentracin de iones hidrgeno. Por ejemplo, una solucin de pH 3 tiene 1.000 veces ms iones H+ que una solucin de pH 6.

Una diferencia de una unidad de pH refleja una diferencia de 10 veces en la concentracin de iones H+. Las bebidas cola, por ejemplo, son 10 veces ms cidas que el jugo de tomate. Los jugos gstricos son 100 veces ms cidos que las bebidas cola.

Casi toda la qumica de los seres vivos tiene lugar a pH entre 6 y 8. Como excepciones notables podemos mencionar los procesos qumicos en el estmago de los humanos y otros animales, que tienen lugar a pH de aproximadamente 2. La sangre humana, por ejemplo, mantiene un pH casi constante de 7,4, a pesar del hecho de que es el vehculo de gran nmero y variedad de nutrientes y otros compuestos qumicos que reparte entre las clulas, as como de la eliminacin de desechos, muchos de los cuales son cidos y bases.

El mantenimiento de un pH constante, un ejemplo de homeostasis , es importante porque el pH influye en gran medida en la velocidad de las reacciones qumicas. Los organismos resisten cambios fuertes y repentinos en el pH de la sangre y otros fluidos corporales por medio de amortiguadores o buffers , que son combinaciones de formas dadoras de H+ y aceptoras de H+ de cidos o bases dbiles.

Los buffers mantienen el pH constante por su tendencia a combinarse con iones H+, eliminndolos as de la solucin cuando la concentracin de iones H+ comienza a elevarse y liberndolos cuando desciende. En los sistemas vivos funciona una gran variedad de buffers

Existen cuatro sistemas amortiguadores en el cuerpo que ayudan a mantener constante el pH: a) El sistema bicarbonato/cido carbnico que acta principalmente en el espacio extracelular. b) El sistema de fosfatos, importante en el espacio intracelular, sobre todo en eritrocitos y clulas tubulares del rin. c) El sistema de las protenas que acta predominantemente a nivel tisular, aunque tambin acta en el plasma. d) El sistema amortiguador de las hemoglobinas.

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