Como se prepara una solucion amortiguadora?
Preparación de una solución tampón con un pH específico
Un tampón es una solución de ácido débil y base conjugada o base débil y ácido conjugado utilizado para resistir el cambio de pH con soluto añadido.
OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
Describe las propiedades de una solución tampón.
CLAVE TAKEAWAYS
Puntos clave
Las soluciones tampón son resistentes al cambio de pH debido a la presencia de un equilibrio entre el ácido (HA) y su base conjugada (A-).
Cuando se agrega un ácido fuerte a un tampón, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, y la concentración de iones de hidrógeno aumenta menos de lo esperado para la cantidad de ácido fuerte añadido.
Las soluciones tampón son necesarias en biología para mantener el pH correcto para que funcionen las proteínas.
Los tampones se pueden preparar de múltiples maneras al crear una solución de un ácido y su base conjugada.
Términos clave
Acuosos: consisten principalmente de agua.
Equilibrio: El estado de una reacción en la que las velocidades de las reacciones hacia delante (reactivo con respecto al producto) y hacia atrás (producto con reactivo) son las mismas.
pKa: una medida cuantitativa de la concentración de un ácido en solución; un ácido débil tiene un valor de pKa en el rango aproximado de -2 a 12 en agua y un ácido fuerte tiene un valor de pKa de menos de aproximadamente -2.
Buffers
Un tampón es una solución acuosa que contiene un ácido débil y su base conjugada o una base débil y su ácido conjugado. El pH de un tampón cambia muy poco cuando se le agrega una pequeña cantidad de ácido o base fuerte. Se usa para prevenir cualquier cambio en el pH de una solución, independientemente del soluto. Las soluciones tampón se utilizan como un medio para mantener el pH a un valor casi constante en una amplia variedad de aplicaciones químicas. Por ejemplo, la sangre en el cuerpo humano es una solución tampón.
Las soluciones tampón son resistentes al cambio de pH debido a la presencia de un equilibrio entre el ácido (HA) y su base conjugada (A-). La ecuación balanceada para esta reacción es:
DECIR AH
⇌
H
+
+
UN
–
Cuando se agrega un ácido fuerte (más H +) a una mezcla de equilibrio del ácido débil y su base conjugada, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, de acuerdo con el principio de Le Chatelier. Esto provoca que la concentración de iones de hidrógeno (H +) aumente en menos de la cantidad esperada para la cantidad de ácido fuerte agregado. De forma similar, si se agrega una base fuerte a la mezcla, la concentración de iones de hidrógeno disminuye en menos de la cantidad esperada para la cantidad de base añadida. Esto se debe a que la reacción se desplaza hacia la derecha para adaptarse a la pérdida de H + en la reacción con la base.
Las soluciones de amortiguación son necesarias en una amplia gama de aplicaciones. En biología, son necesarios para mantener el pH correcto para que las proteínas funcionen; si el pH se mueve fuera de un rango estrecho, las proteínas dejan de funcionar y pueden desmoronarse. Se necesita un buffer de ácido carbónico (H2CO3) y bicarbonato (HCO3-) en el plasma sanguíneo para mantener un pH entre 7.35 y 7.45. Industrialmente, las soluciones tampón se utilizan en los procesos de fermentación y en el establecimiento de las condiciones correctas para los colorantes utilizados en las telas para colorear.
Preparar una solución tampón
Hay un par de maneras de preparar una solución tampón de un pH específico. En el primer método, prepare una solución con un ácido y su base conjugada disolviendo la forma ácida del tampón en aproximadamente 60% del volumen de agua requerido para obtener el volumen de solución final. Luego, mida el pH de la solución usando una sonda de pH. El pH se puede ajustar hasta el valor deseado usando una base fuerte como NaOH. Si el tampón se hace con una base y su ácido conjugado, el pH puede ajustarse usando un ácido fuerte como HCl. Una vez que el pH es correcto, diluya la solución hasta el volumen final deseado.
imagen
Sonda de pH: la sonda se puede insertar en una solución para medir el pH (leyendo 8.61 en este ejemplo). Las sondas deben calibrarse regularmente con soluciones de pH conocido para ser precisas.
Alternativamente, puede preparar soluciones tanto de la forma ácida como de la base de la solución. Ambas soluciones deben contener la misma concentración de tampón que la concentración del tampón en la solución final. Para obtener el buffer final, agregue una solución a la otra mientras monitorea el pH.
En un tercer método, puede determinar la cantidad exacta de ácido y la base de conjugado necesarios para formar un tampón de un determinado pH, utilizando la ecuación de Henderson-Hasselbach:
pH
=
pag
K
un
+
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(
[
UN
–
]
[
DECIR AH
]
)
donde pH es la concentración de [H +], pKa es la constante de disociación ácida, y [\ text {A} -] y [\ text {HA}] son concentraciones de la base conjugada y ácido de partida.
Cálculo del pH de una solución tampón
El pH de una solución tampón puede calcularse a partir de la constante de equilibrio y la concentración inicial del ácido.