Principi isohídrico

El principi isohídrico descriu el fenomen pel qual múltiples parells d'àcit/base dèbils en solució es trobaran en equilibri químic l'un en l'atre, ya que compartixen una espècie en comuna: el ion hidrogen, i per tant, també el pH de la solució. Ya que el sistema es troba en equilibri, les concentracions de les diferents espècies en solució no canviaran a menos que es pertorbe el sistema. Qualsevol situació que canvie el balanç de les espècies d'un dels sistemes buffer també produirà un canvi en tots els atres sistemes, ya que estos buffers es amortiguan uns a uns atres intercanviant ions hidrogen entre ells.

Per eixemple, per a un sistema buffer format per una solució de dos àcit dèbils, XH i YH, els seus constants de dissociació seran:

$K_{\text{a1}}=\frac{[{\text{H}}^{+}][{\text{X}}^{-}]}{[\text{HX}]}$

$K_{\text{a2}}=\frac{[{\text{H}}^{+}][{\text{Y}}^{-}]}{[\text{HY}]}$

La condició d'equilibri implica que la concentració d'H⁺ deu ser la mateixa, és dir:

$\frac{[K_{\text{a1}}][\text{HX}]}{[{\text{X}}^{-}]}={\text{H}}^{+}=\frac{[K_{\text{a2}}][\text{HY}]}{[{\text{Y}}^{-}]}$

${\displaystyle }$

Aplicant logaritmos negatius s'aplega a l'equació d'Henderson-Hasselbalch

$\text{p}{K}_{\text{a1}}+{\log }_{10}\left(\frac{[{\text{X}}^{-}]}{[\text{HX}]}\right)=\text{pH}=\text{p}{K}_{\text{a2}}+{\log }_{10}\left(\frac{[{\text{Y}}^{-}]}{[\text{HY}]}\right)$

Ya que pKa₁ i pKa₂ són constants, pot vore's que qualsevol modificació en HX o X^- deu acompanyar-se d'una modificació en HY o I^- per a mantindre l'igualtat.

El principi isohídrico té especial rellevància en la bioquímica dels sers vius, a on existixen múltiples parells àcit/base en solució.

La seua importància fisiològica radica que, mentres la raó Bicarbonato/Diòxit de carbono reflectix l'alteració de l'estat àcit-base de l'organisme, un canvi que implique directament a estes espècies no és, necessàriament, la causa primària de l'alteració. Per eixemple, mentres que l'obstrucció de les vies respiratòries pot conduir a un aument de la pressió parcial de Diòxit de carbono i, per lo tant, a una alteració de la raó Bicarbonato/Diòxit de carbono i de l'estat àcit base (una ácidosis respiratòria), un aument en la concentració de fosfat diácido (H₂PO₄^-) reduirà, en forma indirecta la concentració de bicarbonat, produint-se una ácidosis metabòlica. En esta última situació, la variació en la concentració de bicarbonat no es va produir per un aument o disminució en la producció del mateix, sino per un aument en la concentració d'una atra espècie que, per llei de masses, en aumentar la concentració de ions hidrogen va produir un desplaçament de l'equilibri sistema àcit carbónico/bicarbonat.

H₂CO₃ $\leftrightharpoons$ HCO₃^- + H + HPO₃^2- $\leftrightharpoons$ H₂PO₄^-

Té importància clínica ya que determinant directament l'estat d'un únic parell àcit/base (usualment el sistema bicarbonat-àcit carbónico) pot conéixer-se, de forma indirecta, l'estat de tots els atres sistemes buffer de l'organisme.