Supuestos Practicos Y Problemas Oposiciones Secundaria Biologia 261a69

Práctica BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA Problemas

23-22371-13

icio c r e j de e ación a r t s Mue la prepar ctica para rueba prá p de la

BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA Práctica

Proteínas

1

Calcúlese el pH de una solución 0,1 M de: a) Clorohidrato de glicina. b) Glicina isoeléctrica. c) Clicinato sódico. Sabiendo que: pKa1 = 2,34 y pKa2 = 9,6 COOH

COO–

COO–Na+

I

I

I

CI H3 N – C – H

H3 N – C – H

–

+

+

H2N – C – H

I

I

I

H

H

H

[AA+1]

[AAº]

[AA–1]

SOLUCIÓN a) El clorohidrato de clicina es un ácido diprótico. Como el grupo carboxilo es mucho más fuerte como ácido (pKa1 = 2,34) que la carga del grupo amino (pKa2 = 9,6), el pH de la solución queda establecido por la proporción en que se ioniza el grupo carboxilo. COOH

COO–

I

I

H3 N – C – H

H3 N – C – H + H+

+

+

I

I

H

H

[AA ]

[AAº]

+1



Keq1 = Ka1

Ka1 =

[ AA 0 ][ H + ] [ AA +1 ]

3

4

BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA Problemas

Utilizando: ⇌

AA0

+

H+



--



--

f ) 0,1–y

y



y

AA+ i) 0,1

y = M de AA+1 que se ioniza. y = M de H+ producido. y = M de AA0 producido. 0,1 – y = M de AA+1 que todavía quedan al llegar al punto de equilibrio. Como la concentración de AA+1 es menor que 100 Ka1, no se puede prescindir de y en el denominador:

Ka1 =

( y )( y ) 0,1 − y

El pKa1 es conocido, se calcula primero el valor de Ka1 a partir de pKa1. Ka1 =4,57·10–3

4, 57 ⋅10−3 =

( y )( y ) 0,1 − y

4,57·10–3 (0,1 – y) = y2 y2 + 4,57 · 10–3y – 4,57 · 10–4 = 0

y=

−4, 57 ⋅10−3 ±

( 4, 57 ⋅103 )

2

− 4 ( −4, 57 ⋅10−4 )

2

y = 1,93 · 10–2 Por tanto, H+ = 1,93 · 10–2 M ⇒

pH = – log [H+] = 1,715

pH = 1,72 b) La glicina isoeléctrica es un ión intermedio de un ácido poliprótico. Se ioniza en solución como ácido y como base. Su ionización como base puede ser considerada como la hidrólisis del ión carboxilato. Como ácido: COO– I H3 N – C – H +

COO– I H2N – C – H + H+

I

I

H

H

[AAº]

[AA–1]

Keq2 = Ka2

BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA Práctica

Como base: COO–

COOH

I

I

H3 N – C – H + HOH

H3N – C – H + OH–

+

I

I

H

H

[AAº]

[AA+1]

Keq 3  Kb1 

Kw  Kb 2 Ka1

El pH de una solución de un ión intermedio es esencialmente independiente de la concentración del ión. El pH puede ser calculado a partir de los valores de pKa en cada grupo del ión; esto es del pKa del grupo ácido que se ioniza y del pKa del grupo ácido previamente ionizado.

pH =

pKa1 + pKa 2 2, 34 + 9, 6 = 2 2

pH = 5,97 c) El clicinato sódico es esencialmente una base diprótica. Tanto el grupo amino no ionizado como el ión carboxilato pueden aceptar un protón de agua. Además, como el grupo amino es una base mucho más fuerte que el ión carboxilato, el pH de la solución depende casi por entero del grado de ionización del grupo amino. Se puede comprobar la fuerza relativa de la base calculando el Kb de cada grupo. Para el grupo amino:

Kb1 =



Kw 10−14 = = 10−4,4 Ka 2 109,6

Para el ión carboxilato:



Kb 2 =

Kw 10−14 = −2,34 = 10−11,66 Ka1 10

COO–

COO–

I

I

H2N – C – H + HOH

H3N – C – H + OH– +

I

I

H

H

[AA–1]

[AAº]

5

6

BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA Problemas

AA–1

+

H2O





f ) 0,1–y



i) 0,1

Kb1



AA0

+

OH–



--



--



y



y

AA −1 ][ OH − ] [ Kb1 = = 10−4,4 [ AA 0 ] Utilizando: y = M de AA–1, que se ioniza. y = M de OH– producidos. y = M de AAo producidos. 0,1 – y = M de AA–1, que se mantienen en el punto de equilibrio. Como 10–4,4 es pequeño para poder trabajar con ese valor, se puede volver a calcular Kb1. Se calcula primero Ka2.

pKa 2 = − log Ka 2 = log 9, 6 = log

1 Ka 2

anti log 9, 6 =



Ka 2 =

1 Ka 2

1 Ka 2

1 3, 98 ⋅109

Ka2 = 2,51·10–10

Kb1 =

1 ⋅10−14 Kw = Ka 2 2, 51 ⋅10−10

Kb1 = 0,398 · 10–4

0, 389 ⋅10−4 =



y2 0,1 − y

y = 1,26 · 10–2 [OH–] = 1,26 · 10–2 pOH = 1,89 pH = 12,11