Concepto de potencial de hidrógeno (pH)


Una de las constantes homeostáticas más importantes del organismo es la relacionada con el equilibrio en las concentraciones de los hidrogeniones (H+) y los hidroxilos (OH-), constituyentes fundamentales del agua, considerada como el solvente universal ideal.

Cuando la cantidad de hidrogeniones es igual a la cantidad de hidroxilos, estamos hablando del agua pura. Si la solución acuosa presenta una mayor concentración de hidroxilos que de hidrogeniones, estaremos ante una solución alcalina (o base) y cada vez más alcalina, entre mayor cantidad de hidroxilos disueltos presenta la solución.

Por el contrario, si la solución acuosa presenta una mayor concentración de hidrogeniones que de hidroxilos, estaremos hablando de una solución ácida, y cada vez más ácida entre mayor cantidad de hidrogeniones disueltos tenga.

La relación entre los hidrogeniones y los hidroxilos determina lo que se denomina la reacción activa de la solución. En realidad, cualquier compuesto capaz de liberar, una vez se ionice, un ión hidrógeno se denomina ácido, mientras que cualquier sustancia capaz de aceptar un ión hidrógeno se le cataloga como base.


Potencial de hidrógeno o pH


La cantidad de hidrogeniones (y por ende de hidroxilos) en el agua pura es del orden de los 0,0000007 M/L (cantidad de moléculas-gramo por litro de solución). Como se puede observar, es una de difícil manejo. Por tal motivo, se ideó el concepto de potencial de hidrógeno (pH) para determinar la reacción activa de las soluciones, incluida la sangre.

Utilizando la fórmula Ph = logaritmo negativo con relación a la base 10 de las concentraciones de los hidrogeniones (H+), el calor de 0,0000007 queda convertido en 7.



Se puede observar entonces las ventajas de expresar acidez o alcalinidad en número enteros. La escala utilizada en química para medir la reacción activa de las soluciones oscila desde 0 hasta 14, siendo 7 el punto de neutralidad del agua pura. A partir de 7 y entre más nos acerquemos a cero, más ácida será la solución. A partir de 7 y entre más nos acerquemos a 14, más alcalina será la solución.

La sangre arterial en condiciones de reposo presenta una reacción ligeramente alcalina (pH = 7,45), siendo un poco "más ácida" la sangre venosa (pH = 7,37), a raíz de que en ella desembocan una gran cantidad de metabolitos de naturaleza ácida tales como los ácidos: láctico, pirúvico, fosfórico, carbónica, grasos, etc.

Podemos hacer referencia en forma particular al ácido láctico (HLa), producido en reposo por las células de la mucosa intestinal y por los eritrocitos, y en condiciones de ejercicio físico por los músculos esqueléticos, cuando se "explota" intensamente el mecanismo energético lactacidémico.



El organismo tiene unos mecanismos que defienden la constante homeostática pH. Nos referimos a los mecanismos Buffer o de amortiguación (amortiguadores ácidos-básicos), es decir sustancias que al reaccionar con los ácidos, o con las bases, impiden perturbaciones críticas del equilibrio ácido-básico de los líquidos corporales.

En condiciones de reposo, o cuando se realizan ejercicios de tipo aeróbico y por ende de baja intensidad (ritmo cardíco hasta o por debajo del 70-75% de la frecuencia cadíaca máxima), el pH no varía, pese a que como sabemos continuamente llegan a la sangre productos ácidos, incluido el ácido láctico procedente de los eritrocitos y de las células de la mucosa intestinal. En estas condiciones, los sistemas amortiguadores (en primer instancia) y el mecanismo renal, terminan neutralizando todos los hidrógenos producidos.



Cuando lo producción de ácido láctico es voluminosa e intensa, como sucede al explotarse al máximo el mecanismo lactacidémico, se puede resentir el pH de la sangre, a raíz de la limitación de los mecanismos amortiguadores que no alcanzan a neutralizar todo el ácido láctico producido.

La cantidad de ácido láctico en la sangre en condiciones de reposo es del orden de los 10 mg %, lo que equivale a 1 mM/L. Cuando se explota al máximo el mecanismo energético lactacidémico la concentración de HLa (ácido láctico) puede llegar a ser del orden de los 100-150 g % (15 mM/L).

Los mecanismo Buffer o de amortiguación más conocidos son: el bicarbonato de sodio, el ácido carbónico, las proteínas plasmáticas, los complejos intracelulares de fosfato y la hemoglobina. Todas estas sustancias tienen la capacidad de ligar hidrogeniones y de ésta manera defender el Ph de la sangre de los líquidos corporales.

Reacciones que neutralizan los ácidos y/o las bases:




¿Qué ha sucedido? El ácido láctico, un ácido fuerte, al reaccionar con le bicarbonato de sodio, termina convertido en un ácido débil, el ácido carbónico. Además, el ácido carbónico puede en lo sucesivo transformarse en agua y gas carbónico, siendo éste último eliminado por la respiración.



El gas carbónico producido en éste tipo de reacción "anaeróbica", se le denomina CO2 Excess o simplemente CO2 no metabólico, para diferenciarlo del gas carbónico "metabólico", producido en las reacciones energéticas de tipo aeróbico.

Parte del ácido carbónico se ioniza de una manera muy débil según la reacción:



Un ácido fuerte es aquel que se ioniza mucho, es decir aporte mucho hidrogeniones a la solución. Por el contrario, un ácido débil es aquel que no aporta muchos hidrogeniones a la solución, al no disociarse completamente.

En la siguiente reacción, cuando la sangre le llega n exceso de una base, por ejemplo el NaOH; el hidróxido de sodio reaccionará con el ácido carbónico, formándose bicarbonato de sodio y agua:



Parte del bicarbonato de sodio se ioniza débilmente en iones de sodio y iones de bicarbonato:



Queda claro entonces el papel de los amortiguadores ácidos-básicos, en el sentido de neutralizar hasta cierto punto, o un exceso de ácido o un exceso de base y no permitir, hasta donde le sea posible, la perturbación del equilibrio ácido-básico de la sangre y demás líquidos corporales.

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