1. Preparar 1 litro de solución buffer de fosfato de potasio a una concentración de 0.025 M, a un pH = 7.0.

pH
El pH de una solución acuosa se define como el logaritmo negativo de la concentración molar de hidrogeniones (H3O+). La determinación de pH es muy importante, ya que influencia de manera directa en la carga de la molécula y en su actividad biológica. El producto iónico del agua es la base de la escala del pH propuesta por SΦrensen:
k_w=[H^+ ][〖OH〗^- ]= 〖10〗^(-14)
pH=-log[H^+ ]
La escala depH permite expresar la concentración de iones hidronio (protón hidratado) comprendida entre 1M y 1x10-14 M, extremos que corresponden a pH 0 y 14, la neutralidad es igual a pH 7.0.
La manera mas conveniente y exacta de determinar el pH es usando un electrodo de vidrio. Este electrodo depende del intercambio de iones en las capas hidratadas formadas sobre la superficie del electrodo de vidrio.Generalmente se utiliza vidrio compuesto de aproximadamente 22% de Na2O, 6% de CaO y 72% de SiO2. Este vidrio muestra una especificidad hacia los iones hidrógeno hasta un pH de cerca de 9; a valores mayores de pH, la membrana se vuelve sensible a iones sodio y otros iones alcalinos. Esto se evita empleando membranas construidas con vidrio en que el sodio se remplaza por litio. El electrodo devidrio debe mantenerse en agua destilada o en solución de KCl saturada para evitar el crecimiento de microrganismos. En el electrodo de vidrio está presente un electrodo de referencia interno de plata/cloruro de plata (Ag/AgCl) rodeado por un electrolito de HCl 0.1M. Este electrodo de referencia interno produce un potencial estacionario.
El electrodo de vidrio actúa como una batería cuyo voltajedepende la actividad del H+ de la solución en que está sumergida. En el pHmetro, el electrodo de vidrio y el electrodo de referencia de calomel, están diseñados para que a pH 7 dé un potencial cero. Antes de medirse el pH de una solución desconocida el pHmetro se estandariza con soluciones amortiguadoras de pH conocidos.
El voltaje depende de la temperatura, por lo que los potenciómetros tienen uncontrol de ajuste para la temperatura de la solución. Los electrodos de vidrio son frágiles y caros, por lo tanto deben manejarse con cuidado. Si se mide el pH de soluciones de proteínas, se puede formar una capa delgada en el electrodo la cual puede removerse sumergiendo en HCl 0.1N, y después limpiando con detergente diluido y enjuagando con agua.
SOLUCIONES AMORTIGUADORAS
Una soluciónamortiguadora (“buffer” o solución tampón), es una sustancia que mantiene constante el pH después de la adición de pequeñas cantidades de ácido o base. Un sistema de este tipo, consiste de un ácido o base débil y su respectiva sal, por ejemplo el ácido carbónico y el bicarbonato de sodio son un sistema amortiguador.
El pH de una mezcla amortiguadora se puede conocer mediante la ecuación deHenderson-Hasselbalch:
pH=〖pK〗_a+log [sal]/[ácido]
A partir de esta fórmula se pueden deducir fácilmente las propiedades de los amortiguadores.
Como ejemplo en una solución que contiene 0,20 mol/L de ácido acético (CH3COOH) y acetato de sodio (CH3COONa) el pH es de 4,76. Cuando se le agregan cantidades moderadas de un ácido o una base a esta última solución, el pH experimenta pocos cambios; así tendremos quela adición de 10 mL de una solución de NaOH 0,10 M en un litro de la solución de ácido acético (CH3COOH) y acetato de sodio (CH3COONa), incrementa el pH en 0,01 unidades, es decir el nuevo pH de la solución es 4,77.
Por lo que tendremos que una solución amortiguadora es capaz de resistir cambios en el pH en comparación al agua pura, o en comparación con un ácido al cual se le agrega ciertacantidad de base, o lo contrario, una base a la cual se le agrega cierta cantidad de ácido.
Por ejemplo la solución amortiguadora preparada entre ácido acético (CH3COOH) y acetato de sodio (CH3COONa):
CH3COOH ⇄ CH3COO- + H+
CH3COONa ⇄ CH3COO- + Na+
El ácido acético y su anión CH3COO- reacciona con los iones H+ u OH- que puedan ser agregados a la solución.
Cuando un ácido se añade a...