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Seminario 3: Equilibrios en solución acuosa: Soluciones amortiguadoras o Buffer

Objetivos:

• Calcular el pH de diferentes tipos de buffer, conocida la composición del buffer.
• Diseñar buffer para regular a un pH particular.
• Preparar buffers de pH y composición determinada.

Cuestionario:

1) Explicar por qué las sales de ácidos débiles producen soluciones básicas, y por qué lassoluciones de bases débiles producen soluciones ácidas.

2) Discuta diferentes maneras de preparar soluciones buffer. ¿De que depende la capacidad de un buffer?

3) Interprete las diferentes secciones de una curva de pH, para la titulación de un ácido fuerte o débil, con una base fuerte. Haga lo mismo para la titulación de una base fuerte o débil con un ácido fuerte.

4) Explicar por quéuna mezcla de HCl y KCl no funcionan como buffer, pero sí lo hacen una mezcla de HC2H3O2 (ácido acético) y NaC2H3O2 (acetato de sodio).

5) Usando tablas, proponga un sistema ácido-base conjugado que sea un buffer efectivo a los pH 2-4-7-9-12.

6) Suponga que tiene que preparar un buffer de pH 10,6. Usando tablas, seleccione por lo menos 2 pares ácido-base diferentes que fueran apropiados.Describa la composición de cada buffer.


Problemas:

1) Indicar si el pH aumenta, disminuye o permanece sin cambios ante la adición de:
a) NaNO2 (s) a solución de HNO2
b) (CH3 )3NHCl (cloruro de trimetil amonio) a solución de (CH3)3N (trimetil amina)
c) HCO2Na (formiato de sodio) a solución de HCO2H (ácido fórmico)
d) KBr a solución de HBr
e) HCl a solución de NaC2H3O2
f) NH3 a soluciónde HCl
g) NaHCO3 a solución de H2CO3
h) NaClO4 a solución de NaOH

2) Usando datos de Keq, calcular el pH de las siguientes soluciones:
a) 0.06 M KC3H5O2 (propionato de potasio) y 0.085 M HC3H5O2 (ácido propiónico).
b) 0.075 M (CH3)3N (trimetil amina) y 0.1M (CH3)3NHCl (cloruro de trimetil amonio)
c) 0.09 M NaCHO2 y 0.1 M HCHO2 R: a) 4,72 b) 9,69 c)3,70

3) Calcular el pH de los buffer que contienen:
a) 0.12 M ácido láctico - 0.11 M lactato de sodio
b) 85 mL 0.13 M ácido láctico – 95 mL 0.15 M lactato de sodio.
R: a) 3.82 b) 3.97

4) ¿Cuantos moles de NaBrO deben adicionarse a 1L de HBrO 0.05 M para dar un buffer de pH 8,8? (Asumir que aladicionar el sólido no aumenta el volumen).
R: 0.079 moles

5) ¿Qué volumen de NaOH 2M se deben añadir a 300 mL de ácido glicólico 0.1 M para formar una solución amortiguadora de pH =4?. R: 9.3 ml

6) Calcular el pH de un buffer preparado con 6,5 g NaH2PO4y 8 g Na2HPO4 en un volúmen de solución de 355 mL. R: 7.23

7) Se tienen 100 mL de una solución acuosa buffer 0,15 M Na2HPO4 y 0,1 M KH2PO4. El valor de Ka2 para PO4H3 es 6,2 x 10-8.
a) Cuál es el pH de la solución buffer?
b) ¿Cuál es el pH y el cambio de pH resultante de la adición de 8,0 mmoles NaOH a la solución buffer?
c) Idem para laadición de 10 mmoles de HNO3.
R: a) 7.39 b)8.27 c) 6.61

8) Se tienen 100 mL de una solución buffer 0,15 M Na2HPO4 y 0,1 M KH2PO4.
a) ¿Cuál es el pH y el cambio de pH resultante de la adición de 80 mL NaOH 0,01 M al buffer?
b) Idem ante la adición de 10 mL HNO3 1M.R: a) 7.44 (pH: 0.05 b) 6.61 (pH: -0.78

9) Describir la preparación de 4 litros de buffer fosfato 0,02 M, pH:6,9 partiendo de:
a) Soluciones 1 M de Na2HPO4 y KH2PO4
b) K2HPO4 y KH2PO4 sales sólidas.
c) K2HPO4 solución 1,2 M y HCL 1,5 M
d) Na3PO4 sólido y HCL 0,5 M
e) una solución de H3PO4 2M y una solución KOH 1M.

10) Un...
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