OBJETIVO.

Objetivo didáctico.

• Observar el comportamiento de soluciones electrolíticas reales.
• Observar la generación de un potencial de membrana en un sistema artificial.
• Calcular el cambio del potencial de membrana en un sistema artificial.

Objetivo experimental.

Registrar el efecto de iones sobre una solución acuosa de proteína hidrosoluble, para calcular la magnitud del potencial generado por especies ionizables (Potencial Donnan).

Tiempo requerido.

Aproximadamente dos horas y media.

Conocimientos necesarios.

Comprensión del fenómeno de difusión (Ecuación de Boltzman) y de la Ecuación de Nernst.

Uso del potenciómetro.

De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica, todas las substancias en solución tienden a difundir hasta alcanzar un estado homogéneo en el que en cualquier punto de la solución, la concentración es la misma.

Sin embargo, este hecho no es tan simple si existe una barrera que restrinja al paso de las substancias. En ocasiones existe lo que se conoce como membrana semipermeable, que no es otra cosa que una barrera física para cierto tipo de substancias. Por ejemplo, puede tratarse de una membrana que tenga poros de un diámetro pequeño, los cuales sólo permiten el paso de substancias de un diámetro menor al de los poros; las moléculas de las substancias que tengan un tamaño mayor no podrán difundir libremente.

Esta situación se vuelve más compleja si las substancias en solución poseen carga neta, porque entonces la difusión tenderá a reducir también la diferencia de cargas a ambos lados de la barrera. Cuando la diferencia de potencial eléctrico se establece se alcanza un equilibrio en el cual existe una diferencia de potencial constante, llamado Potencial Donnan.

MATERIALES Y EQUIPOS.

REACTIVOS Y SUBSTANCIAS.

Soluciones

Solución estándar de pH 4 1

Solución estándar de pH 7 1

ácido clorhídrico (HCl), 25 ml, 0.1 N.

ácido clorhídrico (HCl), 25 ml, 0.01 N.

Tres soluciones de albúmina sérica bovina (ASB), 25 ml, 1 mg/ml; NaOH 0.075 N y NaCl 0.090 N (solución interna). Cada una se ajusta a diferente pH:

1. ASB pH isoeléctrico (4.9).
2. ASB pH 4.0.
3. ASB pH 6.0.

Bicarbonato de sodio 30 %.

Cloruro de sodio (NaCl), 500 ml, 0.090 M (solución externa).

Hidróxido de sodio (NaOH), 25 ml, 0.1 N.

Hidróxido de sodio (NaOH), 25 ml, 0.01 N.

Fenolftaleína, 50 ml, 2 % en etanol.

PROCEDIMIENTO.

	Protección	OK
	Anteojos de policarbonato o monogogles
	Guantes de nitrilo para solventes orgánicos
	Guantes térmicos para materiales calientes
	Ropa de algodón
	No respire los vapores
	Baño de ojos disponible
	Regadera de seguridad disponible
	Extinguidor de polvo químico o CO2 (Tipo ABC)
	Lave abundantemente después de usar los reactivos
	Los alcanos son sustancias fácilmente combustibles
	Debe trabajarse con sumo cuidado para evitar su ignición por el uso del mechero
	Tenga ubicado o a la vista el equipo de extinción de fuego
	Experimento	OK

Se preparan 100 ml de bicarbonato de sodio 30 % en agua para neutralizar los residuos.

Se calibra el potenciómetro con las soluciones estándar de pH 7 y pH 4.

Para ajustar el pH de las soluciones de ASB, se preparan 25 ml de HCl 0.1 N y 0.01 N, y 25 ml de NaOH 0.1 N y 0.01 N.

Se preparan 25 ml de una de las soluciones de ASB, 1 mg/ml; NaOH 0.075 N y NaCl 0.090 N (solución interna). Cada una de las soluciones de ASB se ajusta a un diferente valor de pH (indicados arriba).

Por otro lado se prepara una solución de 500 ml de NaCl 0.090 N (solución externa).

Finalmente, se preparan 50 ml de fenolftaleína al 2 % en etanol.

Equilibrio Donnan . Se corta un cuadro de 50 x 50 cm de celofán; se hierve en agua destilada por 15 min y se lava con agua destilada. Se forma una bolsa con el celofán y se llena con la solución de albúmina-NaOH-NaCl (solución interna), añadiendo un par de gotas de la solución de fenolftaleína.

Si se trata de un preservativo, se debe desenrollar y el lubricante se lava con etanol y se enjuaga el condón con agua destilada, y se llena con la solución interna.

Se mide la temperatura de las soluciones experimentales.

Se colocan los electrodos en la solución externa (NaCl 0.090 N) con un par de gotas de fenolftaleína, y se mide el pH inicial a tiempo cero. A continuación se introduce la bolsa de celofán con la solución interna (albúmina-NaOH-NaCl) y se toman las lecturas de pH con intervalos de 1 min durante los primeros cinco minutos, y después cada 5 min, hasta completar una hora.

Forma de desechar. Verificado

Neutralice los residuos ácidos con bicarbonato de sodio y deseche.

Neutralice los residuos alcalinos con bicarbonato de sodio y deseche.

Elabore una gráfica de tiempo t (min) contra pH con los datos obtenidos.

Calcule las velocidades del movimiento de los iones en el experimento.

Calcule las concentraciones iónicas en los compartimientos y el potencial de membrana cuando se alcanza el equilibrio Donnan.

Explique porqué se produjo o no el movimiento iónico y se generó el potencial Donnan en su experimento.

Explique el movimiento de los iones presentes en los medios interno y externo con base en sus resultados.

Haga un análisis de la cinética del movimiento de los iones en su experimento.

Hallet, F.R. y col. 1982. Physics for the Biological Sciences. Methuen Publ., Toronto.

The Beckman Handbook of Applied Electrochemistry. 1980. Beckman Instruments. Fullerton, Ca.