Curva De Titulacion De La Alanina

Una curva de titulación de alanina ilustra cómo el pH de una solución de alanina cambia a medida que se le añade una base (como NaOH) gradualmente. La alanina es un aminoácido con dos grupos funcionales ionizables: el grupo carboxilo (-COOH) y el grupo amino (-NH3+).

Comenzaremos describiendo los pasos para construir la curva y luego ilustraremos con ejemplos.

Paso 1: Identificar las Especies y sus pKa

La alanina tiene tres formas principales dependiendo del pH:

• Forma completamente protonada (+NH3-CH(CH3)-COOH): Predomina a pH muy bajo.
• Forma zwitteriónica (+NH3-CH(CH3)-COO-): Predomina a pH intermedio.
• Forma completamente desprotonada (NH2-CH(CH3)-COO-): Predomina a pH muy alto.

Necesitamos los valores de pKa:

• pKa1 (grupo carboxilo): Aproximadamente 2.34.
• pKa2 (grupo amino): Aproximadamente 9.69.

Paso 2: Calcular el pH Inicial

Cuando la alanina está completamente protonada, el pH inicial se calcula considerando la disociación del grupo carboxilo. Podemos usar la aproximación de un ácido débil. Sin embargo, dado que usualmente iniciamos con la forma zwitteriónica, que es la forma predominante a pH fisiológico, el pH inicial estará cerca del punto isoeléctrico (pI). El pI es el promedio de los dos pKa relevantes.

pI = (pKa1 + pKa2) / 2

En este caso: pI = (2.34 + 9.69) / 2 = 6.015

El pH inicial estará cercano a 6.015.

Paso 3: Zona de Buffer 1 (pH ≈ pKa1)

A medida que agregamos NaOH, primero neutralizamos el grupo carboxilo (-COOH). En esta región, el pH cambiará lentamente porque estamos en la zona de buffer. En el punto medio de esta zona (cuando la mitad del grupo carboxilo está neutralizado), el pH será igual a pKa1 (2.34).

Ejemplo: Si tienes 1 mol de alanina completamente protonada, necesitarás añadir 0.5 moles de NaOH para alcanzar el punto medio del buffer 1.

Paso 4: Punto de Equivalencia 1

En el punto de equivalencia 1, todo el grupo carboxilo está desprotonado. Hemos añadido suficiente NaOH para convertir toda la forma completamente protonada en la forma zwitteriónica. El pH en este punto se aproxima al pI (6.015).

Ejemplo: Para 1 mol de alanina completamente protonada, necesitarás añadir 1 mol de NaOH para alcanzar el punto de equivalencia 1.

Paso 5: Zona de Buffer 2 (pH ≈ pKa2)

A medida que continuamos añadiendo NaOH, ahora neutralizamos el grupo amino (-NH3+). De nuevo, el pH cambia lentamente porque estamos en la zona de buffer. En el punto medio de esta zona (cuando la mitad del grupo amino está neutralizado), el pH será igual a pKa2 (9.69).

Ejemplo: Si comenzaste con la forma zwitteriónica, necesitarás añadir 0.5 moles de NaOH (por cada mol de alanina) para alcanzar el punto medio del buffer 2.

Paso 6: Punto de Equivalencia 2

En el punto de equivalencia 2, todo el grupo amino está desprotonado. Hemos añadido suficiente NaOH para convertir toda la forma zwitteriónica en la forma completamente desprotonada.

Ejemplo: Si comenzaste con la forma zwitteriónica, necesitarás añadir 1 mol de NaOH (por cada mol de alanina) para alcanzar el punto de equivalencia 2. Si comenzaste con la forma completamente protonada, necesitarás 2 moles de NaOH.

Paso 7: Después del Punto de Equivalencia 2

Después de que todo el grupo amino esté desprotonado, la adición de NaOH causará un aumento rápido en el pH. La curva de titulación se aplana en las zonas de buffer y muestra un cambio brusco de pH en los puntos de equivalencia.

Resumen

La curva de titulación de la alanina tendrá dos zonas de buffer centradas alrededor de pKa1 y pKa2, y dos puntos de equivalencia. El primer punto de equivalencia corresponde a la formación de la forma zwitteriónica y el segundo corresponde a la formación de la forma completamente desprotonada. El pI es un punto importante en la curva.