Quimica Analitica- Buffer

INTRODUCCIÓN

Estas soluciones también reciben el nombre de soluciones amortiguadoras, tampones o soluciones “buffer”. Su particularidad es que pueden resistir cambios de pH ante el agregado de ácidos o bases. Están formadas por un ácido débil y su base conjugada o por una base débil y su ácido conjugado. La importancia de las soluciones buffer reside en que explican uno de los mecanismos por los cuales se mantiene constante el pH en los procesos químicos de los seres vivos. También, muchas veces, en los laboratorios es necesario realizar reacciones químicas manteniendo constante el pH.

Tomemos como ejemplo una solución acuosa que contiene ácido etanoico: CH3COOH (ácido débil) y etanoato de sodio: CH3COONa , la cual aporta la base conjugada del ácido (CH3COO - ).

Las reacciones que se producen son:

[CH3COOH] CH3COO - + H + (disociación del ácido)

[CH3COONa] CH3COO - + Na + (disociación de la sal)

Por lo cual se utiliza la ecuación de Henderson-Hasselbalch para el cálculo del pH en soluciones reguladoras como : “PH = pka + log ((S))/((A)) “ .

En esta práctica realizaremos una serie de experimentos que además de pretender resolver las cuestiones señaladas previamente nos permitan visualizar el efecto de tamponarían. (En caso de necesidad conviene repasar los conceptos teóricos relacionados: pH, pKa, disociación de ácidos y bases débiles, etc.)

OBJETIVOS

Conocer la forma de preparar las soluciones amortiguadoras de concentración y pH deseado.

Determinar el pH antes y después de amortiguar.

Comparar el pH práctico de la solución amortiguadora, con el pH teórico.

MARCO TEORICO

Una solución buffer o tampón o amortiguadora es una mezcla de un ácido débil y una base débil, la cual se puede obtener mezclando un ácido débil con una de sus sales correspondientes, “tampón ácido”, puesto que el anión del ácido es una base débil. También se puede preparar la solución amortiguadora mezclando una base débil con una de sus sales correspondientes “tampón básico”. El ácido débil reacciona con una cantidad de OH- agregado, mientras que el papel de la base débil es consumir el H+ que pueda haberse introducido. Esto impide que se perturbe en mayor grado el equilibrio: H2O H+ + OH- del cual dependa el PH mayor de la solución. (GARZÓN, 1986)

El efecto amortiguador es una o más reacciones que ocurren dentro del sistema y en las cuales se consume casi totalmente el ácido o base agregados. Esta reacción puede determinarse fácilmente sobre la base del equilibrio que predomina en el sistema aplicando el teorema de Chatelier y teniendo en cuenta que siempre que un ácido esta en presencia de dos bases reacciona con aquella que produzca la sustancia más estable o que posee la menor constante de disociación y lo mismo puede decirse si se trata de una base en presencia de dos ácidos. El ácido (ácido acético) reacciona al añadirse una base, mientras que su base conjugada (ión acetato) reacciona al añadirse un ácido. La adición de cantidades relativamente pequeñas de ácidos y bases ejerce poco efecto en el PH de la solución original. (GARZÓN, 1986)

Solución amortiguadora es aquella que se opone los cambios de pH cuando se agrega ácido o álcali. Tales soluciones se utilizan en muchos experimentos bioquímicos en los cuales se necesita controlar exactamente el pH. De la ecuación de Henderson-Hasselbalch, se puede deducir que el pH de una solución amortiguadora depende de dos factores uno es el de pKa y el otro es la proporción de sal a ácido.

La ecuación de Henderson-Hasselbalch

Una solución buffer debe contener un ácido débil y una sal de éste ácido; por ejemplo ácido acético/acetato de sodio, donde el CH3COOH es el ácido y el Ion CH3COO- es la base o una base débil y una sal de ésta base; por ejemplo amoníaco/cloruro de amonio, donde el NH3 es la base y el Ion NH4+ es el ácido. Las soluciones buffers trabajan removiendo los iones H+ o los iones OH- de la solución. El intervalo de pH para el cual un sistema buffer regula adecuadamente es: pKa – 1 < pH < pKa + 1. El sistema buffer mas adecuado es aquel cuyo valor de pKa esta lo más cerca posible del pH que se desea regular. SILBERBERG, (1986)

La capacidad reguladora de una solución es una medida de la resistencia al campo del pH que se produciría por el agregado de pequeñas cantidades de ácidos y/o bases fuertes, y es máxima cuando Ca = Cb. Una solución contiene concentraciones equimolares de un ácido débil y su base conjugada tendrá un pH = pKa y en esa situación la variación del pH por el agregado de una pequeña cantidad de ácido o base fuerte es mínima.

pH: El pH es una medida de la acidez o basicidad de una solución. Es la concentración de iones o cationes hidrógeno [H+] presentes en determinada sustancia. Lo definió como el logaritmo negativo de base 10 de la actividad de los iones hidrogeno.

DANÉS

Escala de pH: Va desde 0 a 14. El punto medio de la escala del pH es 7, aquí hay un equilibrio entre la acidez y alcalinidad. Dicha solución sería neutral. De 0 a 7 seria ácido y de 7 a 14 es base.

Base Conjugada: base es toda sustancia capaz de aceptar protones, y ácido es aquella capaz de cederlos. Una consecuencia de lo anterior es que existe la reversibilidad de la transferencia de protones, ya que al ceder un protón, un ácido HA, la parte restante: A-, sería capaz de aceptar este H+, o sea, se comportaría como una base, la cual es conocida como base conjugada:

HA (ácido) <=>

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