Bioquímica · Prácticas Húmedas · Bloque I

Práctica 2 — Equilibrio ácido-base

Laboratorio virtual: calcula el pH de ácidos fuertes y débiles, explora los sistemas amortiguadores con la ecuación de Henderson-Hasselbalch, interpreta gasometrías en el diagrama de Davenport y resuelve el banco de problemas.

Duración105 min
Facultad de Medicina · UNAMDepartamento de Bioquímica

Escala de pH y ácidos fuertes

Explora la relación entre [H⁺], pH y pOH. Cambia entre un ácido fuerte (disociación completa) y un ácido débil (constante de acidez Ka) para ver cómo cambia el pH.

🧪 Disolución a evaluar

Concentración (log) 0.0100 mol/L
1×10⁻⁶ M1.0 M
Referencias fisiológicas:

📊 Resultado

2.00
pH de la disolución
[H⁺]1.00×10⁻² M
[OH⁻]1.00×10⁻¹² M
pOH (pH + pOH = 14)12.00
Grado de disociación100 %
024678101214
Ácido

📋 Conceptos clave

💧
Producto iónico del agua
El agua se autoioniza: H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻, con Kw = [H⁺][OH⁻] = 1×10⁻¹⁴ a 25 °C. De ahí que pH + pOH = 14. En agua pura [H⁺] = [OH⁻] = 1×10⁻⁷ M, es decir pH 7.
⚡
Ácido fuerte vs. débil
Un ácido fuerte se disocia por completo: [H⁺] = C. Un ácido débil se disocia parcialmente y su [H⁺] se obtiene de Ka: [H⁺] ≈ √(Ka·C). Por eso, a igual concentración, el ácido débil da un pH más alto.
🩸
Rango compatible con la vida
El pH arterial normal es 7.35–7.45. Fuera de 6.8–7.8 las proteínas se desnaturalizan y la actividad enzimática se pierde: es incompatible con la vida. Un cambio de 0.3 unidades duplica o reduce a la mitad la [H⁺].

Amortiguadores y ecuación de Henderson-Hasselbalch

Un amortiguador resiste los cambios de pH. Ajusta la relación base/ácido y observa cómo cambia el pH según pH = pKa + log([A⁻]/[HA]). Selecciona el sistema amortiguador para comparar su eficacia fisiológica.

⚗️ Composición del amortiguador

Base conjugada [A⁻] 24.0 mM
0.1 mM60 mM
Ácido conjugado [HA] 1.20 mM
0.1 mM60 mM
Ajustes rápidos:
Relación [A⁻]/[HA]20.0 : 1
Capacidad amortiguadoraBaja

📊 pH resultante

7.40
pH = pKa + log([A⁻]/[HA])
Curva de titulación Zona amortiguadora (pKa ± 1) Punto actual

📋 ¿Por qué el bicarbonato es el amortiguador más importante del plasma?

🫁
Sistema abierto
Aunque su pKa (6.1) está lejos del pH plasmático (7.4), el sistema bicarbonato es abierto: el pulmón elimina el CO₂ y el riñón regula el HCO₃⁻. Ambos componentes se ajustan de forma independiente, lo que multiplica su eficacia.
🧮
Forma clínica de la ecuación
En el plasma se usa pH = 6.1 + log( [HCO₃⁻] / (0.03 × pCO₂) ). El factor 0.03 es el coeficiente de solubilidad del CO₂ (mmol/L por mmHg). Con HCO₃⁻ 24 mM y pCO₂ 40 mmHg, la relación es 20:1 y el pH resulta 7.40.
🧬
Otros amortiguadores
El fosfato (pKa 6.8) actúa sobre todo en el interior celular y en la orina; las proteínas, en especial la hemoglobina por sus residuos de histidina, amortiguan dentro del eritrocito y explican el efecto Haldane.

Gasometría arterial y trastornos ácido-base

Ajusta el HCO₃⁻ y la pCO₂ para ver el pH resultante en el diagrama de Davenport, o selecciona un caso clínico para practicar la interpretación sistemática de una gasometría.

🩺 Parámetros de la gasometría

HCO₃⁻ (componente metabólico · renal) 24.0 mM
2 mM50 mM
pCO₂ (componente respiratorio · pulmonar) 40 mmHg
10 mmHg100 mmHg
pH arterial7.40
CO₂ disuelto (0.03 × pCO₂)1.20 mM
Relación HCO₃⁻ / CO₂20.0 : 1

Brecha aniónica

Na⁺140 mEq/L
Cl⁻104 mEq/L
BA = Na⁺ − (Cl⁻ + HCO₃⁻)12 mEq/L

📈 Diagrama de Davenport

Equilibrio ácido-base normal
PASO 1 · pH¿Acidemia (<7.35) o alcalemia (>7.45)?
PASO 2 · ORIGEN¿El HCO₃⁻ o la pCO₂ explican la desviación?
PASO 3 · COMPENSACIÓN¿Es adecuada, ausente o hay trastorno mixto?
PASO 4 · BRECHASi hay acidosis metabólica: ¿BA alta o normal?

Banco de problemas

Diez ejercicios de pH, amortiguadores, gasometría y brecha aniónica. Ingresa tu resultado, verifica y consulta el procedimiento si lo necesitas.

Bibliografía científica

Fuentes que sustentan esta práctica: química de ácidos y bases, sistemas amortiguadores del organismo, gasometría arterial e interpretación de los trastornos del equilibrio ácido-base. Los enlaces dirigen al DOI o a PubMed.

⚗️ Ácidos, bases y pH: fundamentos fisicoquímicos

  • Nelson DL, Cox MM. Lehninger. Principios de bioquímica. 8.ª ed. Barcelona: Ediciones Omega; 2021. (Cap. 2: El agua, amortiguación contra cambios de pH.)
  • Chang R, Goldsby KA. Química. 12.ª ed. México: McGraw-Hill Interamericana; 2017. (Ácidos y bases; equilibrios ácido-base.)
  • Harris DC. Análisis químico cuantitativo. 3.ª ed. Barcelona: Reverté; 2007. (Amortiguadores y curvas de titulación.)
  • Rodwell VW, Bender DA, Botham KM, Kennelly PJ, Weil PA. Harper. Bioquímica ilustrada. 31.ª ed. México: McGraw-Hill; 2018.

🧮 Ecuación de Henderson-Hasselbalch: artículos originales

  • Henderson LJ. Concerning the relationship between the strength of acids and their capacity to preserve neutrality. Am J Physiol. 1908;21(2):173–179. DOIclásico
  • Hasselbalch KA. Die Berechnung der Wasserstoffzahl des Blutes aus der freien und gebundenen Kohlensäure desselben… Biochem Z. 1917;78:112–144.clásico
  • Po HN, Senozan NM. The Henderson-Hasselbalch equation: its history and limitations. J Chem Educ. 2001;78(11):1499–1503. DOI

🫁 Fisiología del equilibrio ácido-base y sistemas amortiguadores

  • Hall JE, Hall ME. Guyton y Hall. Tratado de fisiología médica. 14.ª ed. Barcelona: Elsevier; 2021. (Regulación del equilibrio ácido-base.)
  • Barrett KE, Barman SM, Brooks HL, Yuan JXJ. Ganong. Fisiología médica. 26.ª ed. México: McGraw-Hill; 2019.
  • Rose BD, Post TW. Clinical Physiology of Acid-Base and Electrolyte Disorders. 5.ª ed. New York: McGraw-Hill; 2001.
  • Davenport HW. The ABC of Acid-Base Chemistry. 6.ª ed. Chicago: University of Chicago Press; 1974.diagrama

🩺 Interpretación clínica de la gasometría y brecha aniónica

  • Berend K, de Vries APJ, Gans ROB. Physiological approach to assessment of acid-base disturbances. N Engl J Med. 2014;371(15):1434–1445. DOIrevisión
  • Emmett M, Narins RG. Clinical use of the anion gap. Medicine (Baltimore). 1977;56(1):38–54. DOIbrecha aniónica
  • Albert MS, Dell RB, Winters RW. Quantitative displacement of acid-base equilibrium in metabolic acidosis. Ann Intern Med. 1967;66(2):312–322. DOIfórmula de Winter
  • Kraut JA, Madias NE. Serum anion gap: its uses and limitations in clinical medicine. Clin J Am Soc Nephrol. 2007;2(1):162–174. DOI

Nota docente: las referencias de libros de texto corresponden a ediciones representativas de uso corriente; verifica la edición disponible en la biblioteca. El diagrama de Davenport sigue la construcción clásica de Davenport (1974); la compensación respiratoria esperada en la acidosis metabólica usa la fórmula de Winter (Albert, Dell y Winters, 1967), y los criterios de brecha aniónica siguen a Emmett y Narins (1977) y Kraut y Madias (2007).