Preparación De Soluciones Buffer

PREPARACION DE SOLUCIONES BUFFER
I. OBJETIVOS

1. Preparar una solución buffer fosfato de PH 7.
2. Preparar una solución buffer acetato de pH 5.
3. Comprobar la capacidad amortiguadora de una solución buffer.

II. FUNDAMENTO TEORICO

1. Soluciones amortiguadoras, buffer o tampón
Se denomina de esta manera a las soluciones que contienen mezclas de un ácido débil y unasal del mismo, o una base débil y su sal, y que poseen la característica de resistir o amortiguar cambios bruscos de pH, que pudieran ser provocados por el agregado de un ácido o base fuerte.
Supongamos que una solución posee un ácido débil, AH, y una sal cuyo anión es común al del ácido: AM. Se producen los siguientes procesos:
AH A- + H+ (1)
AM A- + M+ (2)

Elmecanismo de amortiguamiento puede explicarse cualitativamente de la siguiente manera: la sal AM provee una concentración considerable de iones A-, lo que provoca un desplazamiento del equilibrio (1) hacia la izquierda, de modo que la solución contiene alta concentración de ambas formas: asociada y disociada. El equilibrio (1) puede desplazarse en uno y otro sentido, según se introduzca en lasolución un ácido, en cuyo caso se desplazará hacia la izquierda; o una base, en cuyo caso, mediante la eliminación de H+ por formación de H2O, provocará un desplazamiento hacia la derecha.
Se puede calcular el pH de la solución planteando Ka:


por lo dicho anteriormente, la concentración de A- es prácticamente igual a la concentración de la sal AM, puesto que se encuentratotalmente disociada, y el aporte de dicho anión por la disociación de AH es despreciable; a su vez, la concentración de AH es prácticamente igual a la del ácido, pues, como vimos, su disociación es despreciable, por lo tanto:


y despejando: [H+ ] = Ka .[ácido]/[sal]
La relación entre el pH y la cantidad del  ácido y la sal presentes en lasolución, se comprenden mejor estudiando los diagramas de distribución, que se muestran en la gráfica para el buffer HAc/Ac (en la gráfica figuran como HOAc y OAc- respectivamente, y Cs significa concentración de la sal):

En este caso los diagramas de distribución dan la fracción del HAc y del Ac- presentes en la solución en función del pH. A valores pequeños de pH, la concentración de HAc esmucho mayor que la concentración de Ac-. El efecto opuesto ocurre a valores de pH grandes; en este caso el ion OH- disminuye la concentración del ácido y aumenta la del ion Ac-. Para que el buffer funcione adecuadamente, debe contener cantidades comparables de ácido y acetato. Hay un intervalo de pH muy limitado en el que el buffer es más eficaz, este intervalo se llama intervalo deamortiguamiento, que es el intervalo del pH en el que un buffer es eficaz, y se define por medio de la expresión:


2. ecuación de Henderson – hasselbach
Considera la ionización de un ácido débil HA que tiene algún valor de pKa. Es conveniente poder relacionar el pH de una disolución de un ácido débil con su pKa y con el grado de ionización. La reacción sería:
HA  H+ + A-
La constante dedisociación del ácido (Ka) para esta reacción, vendría dada por la ecuación

Esta ecuación se puede reorganizar para despejar la concentración de iones hidrógeno porque, recuerda, queremos una ecuación que relacione el pH de la disolución con el pKa y con el grado de ionización del ácido débil. La forma en la que queda la ecuación es

Por definición, log ( 1/ [H+] ) = pH y log ( 1/Ka ) = pKa ,así que, aplicando logaritmos a la ecuación anterior, obtenemos

Esta es la conocida ecuación de Henderson-Hasselbalch que se utiliza a menudo para realizar los cálculos que requiere la preparación de disoluciones tampón en el laboratorio, o para otras aplicaciones. Fíjate en varios aspectos interesantes relacionados con esta ecuación.
Primero, si pH = pKa, el logaritmo de la relación de...