Cuales son las Soluciones Buffer. Preparación y propiedades.

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Universidad Simón Bolívar

Departamento de Química

Laboratorio de Química General II

Soluciones Buffer. Preparación y propiedades.

Departamento de Química, Universidad Simón Bolívar, Miranda, Venezuela

Octubre 02, 2014[pic 2]

Resumen

     Se prepararon dos soluciones amortiguadoras, una de acetato con un pH obtenido de 5,27 y un error de 2,40, la otra fue de fosfato con un pH resultante de 6,70 y su error fue de 4,03. Al comparar estas soluciones con la no reguladora se obtiene la mayor resistencia a ácidos y bases en la solución de acetato con una resistencia relativa de 47 para la base y 67 para el ácido; en cambio para el buffer de fosfatos se midió una resistencia relativa de 27 para la base NaOH y 16 para el ácido HCl. Esto concuerda con la naturaleza reguladora de cada ácido.

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Introducción 

     Existen disoluciones reguladoras cuyo valor de pH (concentración de iones H3O+) cambia solo muy ligeramente con la adición de pequeñas cantidades de un acido o una base1. Las disoluciones  reguladoras comunes consisten en una mezcla de un acido débil y su base conjugada o una base débil y su acido conjugado.2

     Una disolución amortiguadora simple se puede preparar al mezclar cantidades molares semejantes de ácido acético (CH3COOH) y de su sal acetato de sodio (CH3COONa) en medio acuoso. Se supone que las concentraciones de equilibrio del acido y de la base conjugada (que proviene del CH3COONa) son iguales a las concentraciones iniciales3. Esto viene dado por el efecto del ion común que el  desplazamiento del equilibrio causado por la adición de un compuesto que tiene un ion con la sustancia disuelta4.

(1)   HA + H2O               A-  +  H3O+    [pic 4][pic 5]

(2)   A- + H2O                HA + OH-[pic 6][pic 7]

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      En esta práctica se usaron dos métodos para preparar buffer, uno de Acetato (acido acético y su base conjugada de acetato de sodio) y uno de Fosfatos (NaH2PO4 y Na2HPO4), luego se midió la capacidad amortiguadora frente a la adición de acido fuerte y base fuerte por comparación con una solución no reguladora.

Sección Experimental 

     Se calcularon las masas y volúmenes necesarios para la preparación de ambos buffers con anterioridad a la sesión de práctica.

• Buffer de acetato: Se prepararon 100 ml de solución buffer donde [HAc] = 0,05 M y pH = 5,40, a partir de una solución patrón de [HAc] = 1,1 M y NaAc sólido.
• Buffer de fosfatos: Se prepararon 100 ml de solución buffer con concentración total de fosfatos de 0,10 M y pH = 6,70, a partir de NaH2PO4 y Na2HPO4.

Preparación de los buffers:

• Acetato: se pesó (1,9±0,1)g de acetato de sodio con una balanza mecánica y se transfirió a un beaker. Se agregó agua destilada (aprox. 30 mL) y se agitó hasta disolución completa. La solución obtenida se trasvasó al balón aforado de 100 mL. Se utilizó una bureta para descargar el volumen necesario de la solución de HAc 1,1 M en el balón. Se completó el volumen de la solución con agua destilada hasta la línea de aforo.
• Fosfatos: se pesó la cantidad de cada sal de fosfato, se transfirió cada una a un beaker, y se disolvieron en agua destilad; el contenido de ambos beakers se transfirió cuantitativamente al balón aforado de 100 mL. Se completó el volumen con agua destilada hasta la línea de aforo.

Comprobación del valor de pH:

    Se transfirió 20mL de solución buffer a un beaker y se midió el valor de pH con el pHímetro. De la misma manera, se midió el pH de la solución no regulada (snr).

Comprobación de la capacidad amortiguadora:

    Se tomaron tres erlenmeyers, en uno de ellos se vertió (5±0,2)mL de la solución no regulada; en el segundo, (5±0,2)mL del buffer de acetato y en el tercero, (5±0,2)mL del buffer de fosfato. Se añadió a cada uno 1-2 gotas de fenolftaleína, se agitó. Se registró el color que se observó en cada una de las soluciones. Se agregó NaOH 0,20 M gota a gota con una pipeta Pasteur a la solución no regulada, agitando, hasta que se observó el cambio de color de la solución. Se anotó el número de gotas añadidas para lograr el cambio. Se repitió este procedimiento para la solución buffer de acetato y para la de fosfatos. De inmediato, se midió el pH resultante en cada solución.

     Se repitió el procedimiento anterior pero se agregaron a cada uno 1-2 gotas de verde de bromocresol. Se registró el color que se observó en cada una de las soluciones. Se agregó HCl 0,20 M gota a gota a la solución no regulada, se agitó, hasta observar el cambio de color de la solución. Se anotó el número de gotas añadidas para lograr el cambio. Finalmente, se midió el pH resultante en cada solución.

Resultados y Discusión

Tabla 1: Valores de pH de las soluciones en estudio.

Se obtuvo un pH de 5 para el buffer de acetato medido con papel de pH.

     En el buffer de acetato se obtuvo un valor de pH medido con el pHimetro (Es un sensor utilizado en el método electroquímico para medir el pH de una disolución5) más cercano al esperado con un error de tan solo el 2,40% y el buffer de acetato también estuvo muy cerca del resultado deseado con un error leve del 4,03%. Se debe tomar en cuenta que las pesadas de sólidos se realizaron con una pesa mecánica, la cual no es tan exacta como las pesas analíticas que se usan normalmente en el laboratorio. El resultado del papel de pH fue cercano al querido pero como este tiene una apreciación de una sola cifra significativa no puede dar mucha información sobre el carácter amortiguador de las soluciones.

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