Ph e principi della termodinamica

C

rezione di autoionizzazione, è il rapporto tra i prodotti e i reagenti. Per

T=25°C:

Fissata la T la K è determinata, la [H O] la consideriamo cost durante la

C 2

reazione, eprchè solo poche molecole si ionizzano. Il prodotto tra K e

C

[H O] è il prodotto ionico dell acqua K ed è pari al prodotto tra la

2

2 W

[H O ] e la [OH ] e vale 10 M .

+ - -14 2

3

Se applichiamo la trasformazione logaritmica -log, otteniamo la relazione

tra pH e pOH.

Nell acqua pura, la [H O ] e la [OH ] sono uguali e valgono quindi

+ -

3

10 M quindi abbiamo un pH=7 neutro=pH=pOH.

-7

Se in soluzione sono presenti elettroliti, questo equilibrio può essere

spostato verso gli H o gli OH e modificare qunidi il pH e il pOH.

+ -

Il composto in grado di cedere l H è un acido è si trasforma nella

+

sua base coniugata che ha car-. Il composto in grado di accettare

H è una base e si trasforma così nell acido coniugato che ha car+.

+

Queste proprietà sono giustificate dalla teoria di Bronsted e Lowry,

per cui l acido cede un protone il quale viene accolto dal doppietto

elettronico libero della base.

In caso di acido/base forte, la base/acido coniugato è debole e

abbiamo una dissociazione completa; in caso di acido/base debole,

la base/acido coniugato è forte e abbiamo una dissociazione

parziale. La forza di dissociazione è quantificata dalla costante di

dissociazione acida o basica, se K o K >>1 allora si tratta di

a b

acido/base forte. Un es di acido forte è HCl, un esempio di base forte

è NaOH. Nel nostro corpo gli acidi sono deboli, tranne nello stomaco

xchè qui serve xdigestione, ma esiste una forma di protezione della

parete dello stomaco apposita xisolamento.

Il comportamento acido o basico di un composto viene definito rispetto

all acqua, che è in grado di adattarsi e di comportarsi da acido in

presenza di basi e da base in presenza di acidi in soluzione, e in

generale dipende dai composti che reagiscono.

Soluzioni buffer

Una soluzione buffer è una soluzione in cui sono presenti un acido

debole (HA) e la sua base coniugata (A ) oppure una base debole

-

(BOH) e il suo acido coniugato (B ). Essa è in grado di mantenere

+

il pH costante, anche quando vengano introdotti in soluzione dei piccoli

quantitativi di H o OH , poiché sono in grado di legarsi ad essi e

+ -

neutralizzarli, in particolare nel caso di HA+A gli H verranno

- +

neutralizzati dalla base coniug forte mentre gli OH dall acido coniug forte

-

che sarà indotto a rilasciare più H+.

La capacità di buffering è buona all interno di un certo range di

[] di H o OH aggiunti per inserimento di un acido o una base, ed è

+ -

max in corrispondenza di pH=pK. Il pH della soluzione buffer è

calcolato con l equazione di H-H. Ma per avere il potere buffer il

rapporto tra [A-] e [HA] dev’essere minore di 10.

Nel nostro corpo tutti i fluidi biologici sono buffering solutions per

mantenere il ph costante a circa 7. Hanno capacità di buffer: l

emoglobina e bicarbonato negli eritrociti nel sangue; i fosfati nelle

urine; le proteine nei fluidi intracellulari.

Il pH = 7,4 neutro leggermente basico. Nel sangue si trova un

sangue

buffer di bicarbonato che collabora con l emoglobina. Quando il

pH tende a scendere, a diventare +acido, a causa del rilascio di CO 2

da parte dei tessuti periferici, la CO reagisce con l H O grazie all

2 2

anidrasi carbonica e forma H CO , che è un acido debole, il quale si

2 3

dissocia parz in HCO e in H , l H si lega all emoglobina insieme

3- + +

alla CO e così viene tamponato nell eritrocita, mentre HCO esce dall

3-

2

eritrocita. Quando il pH tenderebbe a salire, diventando basico, l

H CO ritorna a CO + H O e la CO viene eliminata nei polmoni.

2 3 2 2 2

Termodinamica

Gli organismi viventi sono sistemi aperti perché per vivere hanno

bisogno dell’ambiente esterno es cibo, O2 ecc per fare le reazioni.

Principio di conservazione della massa di Lavoiser afferma che la

massa di un sistema chiuso rimane costante.

Primo principio della termodinamica.

Principio di conservazione dell energia: l energia non può essere né

creata né distrutta, ma può solo trasformarsi, quindi nell universo la

quantità totale di energia si conserva sempre.

La variazione di energia interna di un sistema (deltaU) è data dal

calore assorbito o ceduto dal sistema rispetto all ambienete (Q) a cui

si deve sottrarre il lavoro compiuto dal sistema sull ambiente (W).

Il lavoro è pari al prodotto tra P e deltaV. I processi biologici

avvengono a pressione e volume costanti, quindi W=0 e deltaU=Q,

dove Q=Q =deltaH cioè il calore scambiato a pressione costante

p

che a sua volta corrisponde alla variazione di entalpia.

Quando deltaH>0 ho una reaz endotermica che assorbe calore,

quando deltaH<0 ho una reaz esotermica che rilascai calore.