Efecto de la Ligadura Química de Contraiones y de la Compensación de Carga en el Proceso de Auto-Disociación de Polielectrolitos Naturales Débiles

RODOLFO D. PORASSO; JULIO C. BENEGAS

Carlos Paz, Córdoba

Congreso; XXXIV Reunión Anual Sociedad Argentina de Biofísica; 2005

Sociedad Argentina de Biofísica

Una manera de regular la densidad de carga de los polielectrolitos débiles, es mediante el proceso de disociación de protones. El rango accesible del grado de ionización, α, depende de las condiciones físico-químicas de la solución. Consideremos una titulación potenciométrica típica, en la cual a la solución polimérica se le agregan pequeñas dosis de un titulante a una concentración cN, de esta manera se cambia el pH de la solución y en consecuencia el grado de ionización del polímero. En este experimento la relación entre pH, α y pKa (constante aparente de equilibrio) es: Para cualquier grado de neutralización, , el grado de ionización se determina con: En el caso particular en cual no se agregue titulante (cN=0) el grado de ionización es conocido como grado de auto-disociación1. Cesàro y Benegas1, en el marco de la teoría de condensación de contraiones2 han tratado el problema de la autodisociación para una solución que contiene un polímero formado por un solo tipo de grupo funcional (monofuncional) en presencia de iones monovalentes que responden sólo a interacciones electrostáticas. Sin embargo, el problema de un polímero natural, el cual está conformado por diversos grupos funcionales lo cuales se ionizan a diferentes pK0 (conocidos como multifuncionales), hasta ahora no ha sido abordado. El objetivo del presente trabajo es considerar un polímero natural multifuncional (en particular ácido húmico, AH) en una solución acuosa y en presencia de diferentes tipos de iones divalentes, los cuales pueden ligarse químicamente a sitios específicos del polielectrolito con distintas energías de ligadura. El desarrollo teórico se realizó dentro de la teoría de condensación de contraiones considerando las apropiadas extensiones para considerar la naturaleza multifuncional3 del AH y las interacciones específicas polímero/ion4. Dentro de este marco teórico se ha encontrado la funcionalidad del grado de auto-disociación con las diferentes variables físico-químicas de la solución como así también de la naturaleza de las interacciones específicas entre el AH y los diferentes tipos de iones divalentes. Se ha encontrado que el grado de auto-disociación depende fuertemente de la energía de ligadura y del consecuente corrimiento de los valores de pK0 del polímero. Diversos resultados experimentales del AH en presencia de distintos tipos de iones divalentes metálicos a diferentes niveles de concentraciones han sido contrastados de manera excelente. El presente desarrollo teórico permite además la programación de diversos experimentos. A modo de ejemplo se considera el caso particular de una titulación coductométrica, en la cual para lograr una apropiada descripción de los resultados experimentales es fundamental considerar el efecto de la ligadura química y autodisociación para determinar la correspondiente contribución de cada especie iónica a la coductividad.