SOLUCIONES Y CAPACIDADES AMORTIGUADORAEn el estudio de la qumica, nos encontramos a diario con soluciones y disoluciones siendo el pH un factor indispensable para el estudio de la misma. En las reacciones de laboratorio, en procesos industriales y muchos ms de tipo biolgico, es necesario mantener la concentracin de hidrgeno o el pH (-log [H+]) estable, a pesar de que se agreguen cidos o bases.

Las soluciones Amortiguadoras (Tampn o Buffer), son soluciones de cidos dbiles, HA (o bases dbiles) con sus bases conjugadas (o cidos conjugados), en la forma de sales, por ejemplo, NaA. Poseen la propiedad de mantener el pH de las soluciones ms o menos constantes a pesar de adiciones de cantidades pequeas de cidos o bases fuertes.

El equilibrio involucrado es el del cido o la base dbil, en donde la concentracin del anin comn A, proviene casi exclusivamente de la sal, NaA.

HA = H+ + A-Ka = [H+] [A-]

Ka = constante del cido

[HA]

[H+]= Ka [HA]

(1)

[A-]Se puede conocer el pH de la solucin aplicando logaritmo a la ecuacin (1):

pH = pKa + log [A-] [HA]

Ecuacin de Henderson - Hasselbach

Cada vez que se adiciona cierto nmero de moles de cido fuerte se observa un aumento de la [H+] y el equilibrio se rompe momentneamente. El sistema trata de restablecer el equilibrio, tratando de disminuir la [H+] aumentada, para lo cual se desplaza en el sentido inverso, aumentando la cantidad de cido HA y disminuyendo los iones de A-, manteniendo el pH ms o menos constante.

Las disoluciones amortiguadoras o tampn son muy importantes en los sistemas qumicos y biolgicos. El pH en el cuerpo humano vara mucho de un fluido a otro; por ejemplo, el pH de la sangre es alrededor de 7.4, en tanto que el jugo gstrico humano es alrededor de 1.5.

En la mayor parte de los casos, estos valores de pH que son crticos para el funcionamiento adecuado de las enzimas y del balance de la presin osmtica, se mantienen gracias a las disoluciones. Una disolucin amortiguadora debe contener una concentracin relativamente grande de cido para reaccionar con lo iones OH- que se aadan; Y tambin debe contener una concentracin semejante de base para que reaccione con la cantidad de iones H+ que se aadan. Adems, los componentes cidos y bsicos del amortiguador no deben consumirse el uno al otro en una reaccin de neutralizacin.

Estos requerimientos se satisfacen con un par cido-base conjugado, por ejemplo, un cido dbil y su base conjugada (suministrada por una sal) o una base dbil y su cido conjugado (suministrada por una sal).

OBJETIVO:

1. Preparar soluciones amortiguadoras cidas y/o alcalinas y conocer su capacidad amortiguadora.

ACTIVIDAD:

1. Preparacin de solucin amortiguadora alcalina (pH = 10) de NH3 y NH4Cl:

a) Preparar 100 ml de una solucin acuosa de NH3 0.1 M a partir de una solucin de NH3 1 M.

b) Calcular y masar los gramos de NH4Cl que se deben aadir a 100 ml de la solucin de NH3 0.1 M para preparar 100 ml de solucin amortiguadora de pH = 10. (kb = 1.8 * 10-5)

c) Mezclar los reactivos, luego medir y anotar el valor de su pH, el cual se medir con un pHmetro, previamente calibrado.

d) Si la solucin no tiene el pH adecuado aadir algunas gotas de cido o base, segn corresponda, para corregir el pH.

e) Tomar una alcuota (30 a 40 ml aprox.) de la solucin amortiguadora preparada, y aadir a esta 1 ml de NaOH 0.01M mezclar bien, medir el pH y anotar el valor.

f) Mida el pH de 50 ml de agua destilada, agregar 1 ml de NaOH 0.01M, mezclar bien y medir el pH.

2. Preparacin de solucin amortiguadora cida de CH3COOH y CH3COONa:

a) Preparar 100 ml de una solucin acuosa de CH3COOH 0.1M a partir de una solucin de CH3COOH 1M.

b) Calcular y masar los gramos de CH3COONa que se debe aadir a 100 ml de la solucin CH3COOH 0.1M para preparar 100 ml de solucin amortiguadora de pH = 5. (ka = 1.78 * 10-5)

c) Mezclar los reactivos, luego medir y anotar el valor de su pH, el cual se medir con un pHmetro, previamente calibrado.

d) Si la solucin no tiene el pH adecuado aadir algunas gotas de cido o base, segn corresponda, para corregir el pH.

e) Tomar una alcuota (30 a 40 ml aprox.) de la solucin amortiguadora preparada, y aadir a esta 1 ml de HCl 0.01M mezclar bien, medir el pH y anotar el valor.

f) Mida el pH de 50 ml de agua destilada, agregar 1ml de HCl 0.01M, mezclar bien y medir el pH.

PREGUNTAS

1. Calcular el pH de una solucin de CH3COOH 0,3 M (ka = 1.78 * 10-5)

2. Explicar porque el NH3 en solucin acuosa, acta como una base dbil, y calcular el pH de una solucin de NH3 0.15 M (kb = 1.8 * 10-5).

3. Supongamos que tenemos una solucin de cido dbil (Ka = 6.09 * 10-3), con un pH = 1.5, calcular la concentracin de cido [HB] inicial y en el equilibro.