Informe De Solucion Reguladora Ba

SOLUCIÓN REGULADORA BASICA Y ACIDA

Daniel Navarro

dnavarro6@cuc.edu.co

Sofía Sulbaran

Ssulbaran1@cuc.edu.co

Brian Barros

Bbarros2@cuc.edu.co

Andrea Jiménez

Ajimenez35@cucedu.co

RESUMEN: En la presente experiencia se preparan dos tipos de soluciones reguladoras, un buffer ácido y básico, los cuales consisten en una solución de un ácido débil con una sal y una base débil con una sal respectivamente. Esto con el propósito de probar su capacidad reguladora frente a un ácido y una base fuerte, en donde se midió el pH de cada solución, y se tomó como referencia la capacidad reguladora del agua desionizada.

PALABRAS CLAVES: Soluciones Reguladoras, Capacidad reguladora.

ABSTRACT: In our experience two types of buffer solutions, one acidic and basic buffer, which consists of a solution of a weak acid with a salt with a weak base and a salt prepared respectively. This in order to prove its regulatory capacity against acid and a strong base, wherein the pH of each solution was measured and taken as reference the regulatory capacity of deionized water.

KEY WORDS: Regulatory solutions, regulatory capacity.

1. INTRODUCCIÓN

Mantener el pH constante es vital para el correcto desarrollo de las reacciones químicas y bioquímicas que tienen lugar tanto en los seres vivos como a nivel experimental, en el laboratorio. Las soluciones de ácidos o bases débiles y sus sales conjugadas, tienen la propiedad de reaccionar cuando se les añade ácidos y bases, manteniendo la acidez o basicidad de un sistema dentro de un intervalo reducido de pH, Tales soluciones son llamadas Buffer o soluciones "reguladoras". Esta práctica de laboratorio tiene como finalidad reforzar en el estudiante el concepto de lo que son soluciones buffer, además de ayudar a los estudiantes a familiarizarse con la resistencia que estas soluciones poseen en cuanto al pH.

2 FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Una disolución amortiguadora, regulador o tampón es una disolución de un ácido débil o una base débil y su sal; es decir, ambos componentes deben estar presentes. La disolución tiene la capacidad de resistir los cambios del pH cuando se agregan pequeñas cantidades de ácido o de base. Las disoluciones amortiguadoras son muy importantes en los sistemas químicos y biológicos. Una disolución amortiguadora debe contener una concentración relativamente grande de ácido para reaccionar con los iones OH– que se le añadan; y también debe contener una concentración semejante de base para neutralizar los iones H+ que se le agreguen. Además, los componentes ácidos y básicos del amortiguador no deben consumirse el uno al otro en una reacción de neutralización. Estos requerimientos se satisfacen con un par conjugado ácido-base, por ejemplo, un ácido débil y su base conjugada (suministrada por una sal) o una base débil y su ácido conjugado (suministrado por una sal). [1].

Cada sistema buffer tiene su propio rango efectivo de pH, el cual dependerá de la constante de equilibrio del ácido o base empleado. Son importantes en el laboratorio y en la industria, y también en la química de la vida. Tampones típicos son el par amoníaco-catión amonio, ácido acético-anión acetato, anión carbonato-anión bicarbonato, ácido cítrico-anión citrato o alguno de los pares en la disociación del ácido fosfórico.

Para poder entender con claridad el mecanismo que utiliza el organismo para evitar cambios significativos de pH, pondremos un ejemplo de actuación del tampón de más importancia en el organismo, el equilibrio de ácido carbónico (H2CO3) y bicarbonato (HCO3-), presente en el líquido intracelular y en la sangre. Como producto del metabolismo se produce CO2 que al reaccionar con las moléculas de agua produce ácido carbónico, un compuesto inestable que se disocia parcialmente y pasa a ser bicarbonato según el siguiente equilibrio:

CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+

Entonces, el bicarbonato resultante se combina con los cationes libres presentes en la célula, como el sodio, formando así bicarbonato sódico (NaHCO3), que actuará como tampón ácido. Supongamos que entra en la célula un ácido fuerte, por ejemplo, ácido clorhídrico(HCl):

HCl + NaHCO3 NaCl + CO2 + H2O

Como se puede ver en la anterior reacción el efecto ácido clorhídrico queda neutralizado por el bicarbonato de sodio y resultan como productos sustancias que no provocan cambios en el pH celular y lo mantienen en su valor normal, que es 7,4.

Frecuentemente se utiliza la ecuación de Henderson-Hasselbalch para el cálculo del pH en soluciones reguladoras. Sin embargo, debe aclararse que esta ecuación no es aplicable en todos los casos, ya que para su deducción se realiza una serie de suposiciones. Esta ecuación suele proporcionar resultados incorrectos cuando las concentraciones del ácido y su base conjugada (o de la base y su ácido conjugado) son bajas. Para el cálculo del pH, se debe saber el pKa del ácido y la relación entre la concentración de sal y ácido, como se observa a continuación. [1]

Para disolución de un acido débil la ecuación es:

(1)

, donde

Aplicamos logaritmos

Multiplicamos por -1 toda la expresión:

Si hacemos que: y , y aplicando las propiedades de los logaritmos, se obtiene la ecuación de Henderson-Hasselbach:

(2)

Si en la ecuación la concentración de acido es igual a la de la base, el cociente es 1, siendo el se tiene que

(3)

Se puede partir también de la relación:

(4)

K_a Es un valor constante (obtenido de tablas) y si se conoce el pH de la solución se puede usar la anterior para calcular la concentración de la sal. (pH y amortiguadores) Y conociendo el volumen que se quiere preparar de solución buffer, se pueden calcular los gramos que se necesitan de la sal, a partir de las siguientes relaciones:

(5)

(6)

(7)

Y para el caso de una solución buffer básica,

BOH⇌B^++〖OH〗^- (8)

Se debe considerar la siguiente expresión obtenida de forma análoga a la de la solución acida:

K_b=[B^+ ][〖OH〗^- ]/[BOH] ⇒[〖OH〗^- ]=(K_b [BOH])/[B^+ ] =(K_b [Base])/[Sal]

sal=(K_b [Base])/[〖OH〗^- ] (9)

Y mediante la siguiente relación se obtiene los gramos de sal requerida para preparar una

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