Problemes de dissolucions amortidores i equilibri àcid-base

Problema 3. Dissolucions amortidores i neutralització

En el decurs d'un assaig enzimàtic que té lloc a pH 7,2, s'alliberen $20\ \mu\text{mol}$ de protons ($\text{H}^+$) en un volum de reacció de $2\ \text{mL}$.

a)

Justifiqueu mitjançant càlculs numèrics quina de les següents dues solucions tampó mantindrà millor el pH del medi per dur a terme l'assaig:

Tampó Tris $0{,}2\ \text{M}$ ($\text{Tris}^+ \rightleftharpoons \text{Tris}^0 + \text{H}^+$, $\text{p}K_a = 8{,}1$)

Tampó fosfat $0{,}25\ \text{M}$ ($\text{H}_3\text{PO}_4 \rightleftharpoons \text{H}_2\text{PO}_4^- + \text{H}^+ \rightleftharpoons \text{HPO}_4^{2-} + \text{H}^+ \rightleftharpoons \text{PO}_4^{3-} + \text{H}^+$; amb $\text{p}K_{a1} = 2{,}2$, $\text{p}K_{a2} = 6{,}9$ i $\text{p}K_{a3} = 12{,}4$)

Tampó Tris

Tampó fosfat

b)

Calculeu quin volum d'una solució de $\text{NaOH}\ 0{,}5\ \text{M}$ caldria afegir per tal de neutralitzar completament els protons generats durant la reacció.

Problema 4. Tampó fosfat muscular i acidosi làctica

Un teixit muscular presenta un pH intracel·lular basal de 7,1. Es considera que l'únic sistema amortidor actiu és el del fosfat, present a una concentració global de $25\ \text{mM}$.

Dades addicionals:

$\text{H}_3\text{PO}_4$: $\text{p}K_{a1} = 2{,}2$; $\text{p}K_{a2} = 6{,}9$; $\text{p}K_{a3} = 12{,}4$

Àcid làctic ($\text{HLac} \rightleftharpoons \text{Lac}^- + \text{H}^+$): $\text{p}K_a = 3{,}86$

a)

Valoreu les conseqüències sobre el teixit muscular d'una acumulació de $10\ \text{mM}$ d'àcid làctic després d'una sessió d'exercici intens.

b)

Determineu quin és l'increment màxim de protons tolerable des del punt de vista fisiològic per tal d'evitar la mort cel·lular per acidosi, establint com a límit crític un pH intracel·lular de 6,8.