Química Soluciones Buffer

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Resumen— Una disolución reguladora o buffer, es una disolución formada por un ácido débil o una base débil y por su sal; los dos componentes deben estar presentes. En el siguiente experimento, para preparar ésta disolución, se seleccionó un ácido débil cuyo pKa estaba muy cerca del valor del pH deseado, que en éste caso fue el ácido acético (CH3COOH) y amoniaco (NH3), cada cual con surespectiva sal (CH3COONa y NH4Cl). Después de haber llevado a cabo su preparación, se llevó el proceso teórico y práctico para comprobar su capacidad amortiguadora agregando ciertas cantidades de ácido clorhídrico (HCl) e hidróxido de sodio (NaOH). Finalmente se obtuvieron importantes resultados, ya que se demostró la capacidad amortiguadora de éstas soluciones.

Abstract— a buffer is a solution formedby a weak acid or a weak base and its salt; the two components must be present. In the next experiment, to prepare this solution, we selected a weak acid whose pKa was very close to the desired pH value, which in this case was the acetic acid (CH3COOH) and ammonia (NH3), each with its respective salt (CH3COONa and NH4Cl). Having done your homework, took the theoretical and practical process toverify their buffering capacity by adding certain amounts of hydrochloric acid (HCl) and sodium hydroxide (NaOH). Finally, important results were obtained, as it demonstrated the buffering capacity of these solutions.

Índice de Términos— Solución buffer, ácido acético, amoniaco, ecuación de Henderson-Hasselbach, pH, capacidad amortiguadora.

I. INTRODUCCIÓN

Soluciones Amortiguadoras

Sonaquellas soluciones cuya concentración de hidrogeniones varía muy poco al añadirles ácidos o bases fuertes. El objeto de su empleo, es precisamente impedir o amortiguar las variaciones de pH y, por eso, suele decirse que sirven para mantener constante el pH. Los más sencillos están formados por mezclas binarias de un ácido débil y una sal del mismo ácido con base fuerte, por ejemplo, una mezclade ácido acético y acetato de sodio; o bien una base débil y la sal de esta base con un ácido fuerte, por ejemplo, amoníaco y cloruro de amonio.
Se puede entender esta propiedad como consecuencia del efecto ion común y las diferentes constantes de acidez o basicidad: una pequeña cantidad de ácido o base desplaza levemente el equilibrio ácido-base débil, lo cual tiene una consecuencia menor sobreel pH 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 enla disociación del ácido fosfórico. Para llevar a cabo su preparación o determinar su pH después de haber sido expuesto a un medio ácido o básico se utiliza la ecuación 1 (Henderson-Hasselbach).


Ecuación 1. Ecuación Henderson-Hasselbach.

Cabe aclarar que para las bases se remplaza pH por pOH y se tomaría en cuenta el ácido conjugado y la base débil. Si las concentraciones del ácido y subase conjugada son prácticamente iguales, es decir [ácido] es casi igual [base conjugada], y entonces el pH es casi igual al pKa.

Capacidad amortiguadora

Podemos definir la capacidad amortiguadora de un tampón como la cantidad de ácido o base fuerte que puede neutralizar sufriendo un desplazamiento de pH de una unidad (imagen 1). Resulta evidente que la eficacia amortiguadora está vinculadaa dos factores:

La concentración absoluta del sistema
La proporción relativa de las formas disociada y sin disociar

Imagen 1. Desplazamiento de pH. http://www.ehu.es/biomoleculas/buffers/efica.htm.

En el siguiente experimento de laboratorio se prepararán soluciones amortiguadoras de CH3COOH/CH3COONa y NH3/NH4Cl. Además se identificará la capacidad amortiguadora de dichas soluciones,...