UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUCDEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS SOLUCIONES BUFFER O AMORTIGUADORAS ACIDA Y BASICA Katherine Gómez Domínguez
[email protected] Lilibeth Muñoz Estrada
[email protected] Paulina Oquendo Ahumada
[email protected] María Vásquez de la Cruz
[email protected] solución buffer, es la cantidad de ácido o base que dicha solución puede neutralizar antes de que el pH del medio que está siendo regulado cambie apreciablemente. El intervalo máximo de pH en el que debe variar una solución amortiguadora es de 2 unidades. Gracias a esta propiedad de impedir los cambios bruscos de pH, las soluciones amortiguadoras son de gran importancia en muchos campos de estudio, siendo el más importante la medicina, donde se requieren para el mantenimiento del pH de muchos sistemas biológicos, de igual forma, también son ampliamente usadas en la industria agrícola, para la fertirrigación y la agricultura hidropónica, en la Industria alimentaria, para conocer los parámetros del pH, que nos ayuda a saber si los alimentos son aptos para consumo humano y en la industria farmacéutica, para el control del PH en el medicamento. Resumen: En esta experiencia de laboratorio se estudió la solución Buffer ácida y básica, que es una solución que puede absorber grandes cantidades moderadas de ácidos o bases, sin un cambio significativo en su pH, es decir, es una disolución que contiene unas sustancias que inhiben los cambios de pH, o concentración de ion hidrógeno de la disolución con el fin de determinar de manera experimental el pH para estas soluciones en distintas concentraciones, los resultados obtenidos para la solución tampón acida no fueron los esperados puesto que no estuvo en el rango establecido que fue de 5 sino que tuvo un rango de 6,74, mientras que en la solución tampón básica si se obtuvo el establecido dando un rango de 10,06. Palabras Claves: Acida, básica, concentraciones, buffer, pH, rango, solución, tampón. 2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS Abstract: In this experience of laboratory there was studied the solution acid and basic Buffer, which is a solution that can absorb big moderate quantities of acids or bases, without a significant change in his pH, that is to say, it is a dissolution that contains a few substances that disable the changes of pH, or concentration of ion hydrogen of the dissolution in order to determine in an experimental way the pH for these solutions in different concentrations, the results obtained for the solution tampon acid were not the awaited ones since it was not in the established range that was of 5 but it had a range of 6,74, whereas in the solution tampon basic if the established one was obtained giving a range of 10,06. 2.1 DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS Mantener el pH constante es vital para el correcto desarrollo de las reacciones químicas y bioquímicas que tienen lugar tanto en los seres vivos como, a nivel experimental, en el laboratorio. Los amortiguadores (también llamados disoluciones amortiguadoras, sistemas tampón o buffers) son aquellas disoluciones cuya concentración de protones apenas varía al añadir ácidos o bases fuertes. Un ácido débil y una sal del mismo ácido con una base fuerte (por ejemplo, ácido acético y acetato sódico) Una base débil y la sal de esta base con un ácido fuerte (por ejemplo, amoníaco y cloruro amónico) Key Words: Acid, basic, concentrations, buffer, pH, range, solution, tampon. 1. INTRODUCCIÓN La concentración de protones del agua pura experimenta una elevación inmediata cuando se añade una mínima cantidad de un ácido cualquiera. A un litro de agua neutra (pH 7) basta añadirle 1 ml de HCl 10M para que el pH descienda 5 unidades. En cambio, si esta misma cantidad de ácido se añade a 1 litro de disolución amortiguadora formada por HAc/AcNa 1M, el Las soluciones buffer son soluciones cuya concentración de hidrogeniones varia muy poco al añadirles ácidos o bases fuertes. Las más sencillas están formadas por mezclas binarias de un ácido débil y una sal del mismo acido o bien, una base débil y la sal de la base. La capacidad amortiguadora de una 1 3 - 3. 2.3 Ácido cítrico 3. base débiles conjugados que neutralizan los iones H+ y OH-. o tampón. Su función principal es la de preservar las sales de calcio y de magnesio en un pH.8 5. En general. 2. Los buffers de aminoácido como la glicina y la histidina pueden usarse en varios rangos de pH. De esta manera. Donde una solución reguladora ácida se prepara a partir de mezclas de ácidos débiles y sus bases conjugadas y una solución reguladora básica se prepara a partir de mezclas de bases débiles y ácidos conjugados. DESARROLLO EXPERIMENTAL Las soluciones buffer o amortiguadoras resisten los cambios de pH ya que contienen ácidos- Esta experiencia se dividió en dos partes. Siendo que pH no significa otra cosa que potencial de hidrogeniones (o peso de hidrógeno).3 SOLUCIONES AMORTIGUADORAS BUFFER O Buffer es una o varias sustancias químicas que afectan la concentración de los iones de hidrógeno (o hidrogeniones) en el agua. ya que esta siempre se estabilizará de inmediato. Las soluciones reguladoras son capaces de mantener las ácidas o basicidad de un sistema dentro de un intervalo reducido de PH. La mayoría de las reacciones biológicas ocurren en un rango de pH que va de 6 a 8. El buffer Tris es uno de los sistemas amortiguadores más utilizados en laboratorios biológicos. el primer cambio que se produce es que el pH del agua se vuelve constante.5 LA ECUACIÓN DE HENDERSONHASSELBALCH Es una fórmula química que se utiliza para calcular el pH. Los iones de estas sales se combinan con ácidos y bases. quinientas veces menos. Las soluciones amortiguadoras consisten de ácidos o bases débiles y las sales de esos ácidos o bases. Contienen un ácido y una base débil.4 Ácido carbónico Glicil glicina 6.1 8. Las sustancias básicas tienden a perder características de sus propiedades fácilmente en cambio las sustancias ácidas no tan fácil hay que aplicarle una mayor cantidad de sustancias si de transformarlas se trata su función es la de mantener el pH de una solución determinada. los buffer consisten en sales hidrolíticamente activas que se disuelven en el agua. 2. del ácido o la base conjugada.4 CÓMO PREPARAR AMORTIGUADORAS Dónde: S es la sal o especie básica. y A es el ácido o especie ácida Tabla 1. ácidos o bases. Los buffers de ácido carboxílico son útiles para un pH de 3 a 6.8 - - Tris 8. adicionales no podrán tener efecto alguno sobre el agua.5 a 7. Las sustancias reguladoras tienden a mantener el carácter ácido o básico de una sustancia.1 - Ácido Acético 4.UNIVERSIDAD DE LA COSTA.2 12. un "buffer" (o "amortiguador") lo que hace es regular el pH. Constante de disociación del ácido Ácido o base pKa pKa pKa Ácido fosfórico 2. ¿Qué clase de sustancias químicas son "Buffer"?.1 7.1 4. Los buffers de borato funcionan en un pH de 8.4 10. Cuando un "buffer" es adicionado al agua. La característica principal es la de mantener estable el nivel de acidez o basicidad en una sustancia en un intervalo determinado de pH.5.6 - - SOLUCIONES 3. Los buffers de fosfato amortiguan a un rango de pH de 6. de una solución buffer. a partir del pKa (la constante de disociación del ácido) y de las concentraciones de equilibrio del ácido o base.3 - - Hepes 7. Escoger un sistema amortiguador apropiado depende de los rangos de pH a amortiguar.2 CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONES. Estas sales hidrolíticamente activas son los productos que resultan de la reacción entre los ácidos débiles y las bases fuertes como el carbonato de calcio (a partir del ácido carbónico e hidróxido de calcio) o entre ácidos fuertes y bases débiles como el cloruro de amonio [a partir del ácido clorhídrico e hidróxido de amonio]. CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS pH desciende en una centésima. tienden a regular el PH de las sustancias. 2. en la primera parte se llevó a cabo la practica sobre solución 2 .5 a 10. o sea. donde va a establecer el pH de una solución. ! MOH Tabla 3. 3.+ H3O+ ! HA + H2O Para una base débil: MOH + H3O+ ! M+ + 2H2O M+ + OH.61.1 M y se le midió el pH. se mezcló con la base y se le midió el pH. 5 ml de NaHCl 0. 3 . CÁLCULOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS En la solución buffer acida se tomó en un beaker 100 ml de solución y se calculó la cantidad de la respectiva sal que se debía agregar para obtener una solución buffer con pH=5 y se mezcló con el HCl dando la solución amortiguadora o tampón. de igual forma se añadió al beaker con agua destilada. Se añadió a la solución tampón. 5 ml de ácido clorhídrico 0.HCl Tampón . Solución buffer: al igual que la reacción anterior el pH estuvo por encima de 5 con una diferencia de entre estas de 0. Agua destilada y HCL: En este caso al mezclarlas y medirle el pH nos dio 2.1 M y se le midió el pH.64.10.! H2O + AA. Fig.NaOH - 6. SEGUNDA PARTE Para la solución buffer básica. Tampón y HCL: En esta reacción ocurre que el pH estuvo por encima de 5 el cual fue de 6. 5 ml del HCl 0. se tomó en un beaker 100 ml de solución NH3.10 6. De igual forma se añadió al beaker con agua. Fig.UNIVERSIDAD DE LA COSTA.33 4. 2 Medición del pH buffer básico PRIMERA PARTE 4.1 M y se le midió el pH. 5 ml de hidróxido de sodio 0. lo cual estuvo por debajo del pH indicado que era de 5. En otro beaker se tomó 100 ml de agua destilada y se le midió el pH. 2.06 10. luego se añadió a la solución tampón.74 4.1 ¿Cómo explicaría los diferentes valores de pH observados? ¿Qué ocurre en cada caso? Explique. Datos buffer básico.NaHCl Agua destilada NaOH Tampón .64 10. Lo explicaría de tal manera que al tener el agua destilada y adicionarle la base el pH por el grado de acidez de cada sustancia va a tomar un valor diferente.06 11.91 2.HCl Solución Buffer 6. Lo explicaríamos de tal manera que al tener el agua destilada y adicionarle el ácido o la base el pH por el grado de acidez de cada sustancia va a tomar un valor diferente. luego se procedió a medir el pH.2 Investigue aplicaciones prácticas (ejemplos) de las soluciones amortiguadoras o tampones y 3 parejas de ácido o base (diferentes a las vistas) con sus respectivas sales que puedan ser utilizadas para preparar soluciones buffer. Agua marina CO2 – O2 Para un ácido débil: HA + OH. Datos buffer acido Agua destilada Agua destilada . Agua destilada NH3 . 1 Medición de pH buffer ácido 4. En otro beaker se tomó 100 ml de agua destilada y se le midió igualmente el pH. Tabla 2.3 ¿Cómo explicaría los diferentes valores de pH observados? ¿Qué ocurrió en cada caso? Explique. 1. se calculó la cantidad de la respectiva sal que se debió agregar para obtener una solución buffer con pH=10.1 M y se le midió el pH.61 6. CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS buffer acida y en la segunda parte la de solución buffer básica. Disponible en: http://materias. Al preparar Porque el agua debe mantenerse balanceada. podemos regular el pH para el beneficio en común de ciertas especies vegetales.com/question/ind ex?qid=20070910153400AA0dKof Consultado 12 de Septiembre de 2014 . animales. gracias a que contiene en equilibrio a un ácido débil y su base 4 [Internet] Aplicaciones de las Soluciones Amortiguadoras.buffer/qi d=2009091018135dKof Consultado 12 de Septiembre de 2014 Ejemplo: Imagínate que para que una planta crezca necesitas de un pH básico. CONCLUSIONES Una solución tampón o Buffer es una solución capaz de amortiguar las variaciones de pH realizadas por la adición de un ácido o una base.fi. [1] [2] Lic.UNIVERSIDAD DE LA COSTA.33 4. 4. Como también todo individuo que se beneficie de él la encuentre apta para su consumo. es decir en su rango. Química Analítica [Internet].61 y estuvo alejado del pH que se estableció en 1.solución. así las adiciones de ácido se neutralizaran con la base conjugada y las de base con el ácido. digamos que a nivel ambiental. Al preparar las soluciones amortiguadoras se logró determinar que en la solución tampón acida al medir su pH se obtuvo un rango por debajo de 5 por el cual se puede decir que pudo haber un error al momento de medir los volúmenes de los reactivos a utilizar para obtener la solución tampón o también pudo ser que el pHmetro se encontraba NH3 y NaHCl: En este caso el pH estuvo más cerca que las demás soluciones. una solución cualquiera los errores siempre van a estar presentes los cuales debemos tratar de corregirlos. de las soluciones buffer? Argumente.yahoo.una. descontrolado. si el suelo donde la plantas es de pH ácido.uba.5 ¿Cuál es la importancia. ya que es un factor de vital uso para la regulación del pH del agua el cual debe mantenerse estable para cualquier cuerpo de agua. Disponible en: http://Como. esta planta no crecerá. Ana María Martin. Tampón y NaOH: Se obtuvo el pH establecido el cual fue de 10.pdf Consultado 12 de Septiembre de 2014 [2] [Internet] Soluciones Amortiguadoras.ar/6305/download/S OLUCIONES%20REGULADORAS %20DE%20pH. para que las especies que hábitat en el puedan vivir confortablemente. CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS conjugada en proporciones equimolares.prepara. desplazando las posiciones de estos en el equilibrio pero manteniendo invariante el pH. desde el punto de vista ambiental. pp 4-8. ya que en ella no hay un control de proceso de potabilización para mantener el pH estable. pero si tratas el suelo con una solución amortiguadora. Disponible en:http://answers. posiblemente llegues a obtener el pH deseado para que la planta crezca. BIBLIOGRAFÍA Es importante. 6.61.4 ¿Por qué es importante mantener el pH estable en un cuerpo de agua? Explique. Por último se puede decir las soluciones amortiguadoras cumplen un papel importante en cualquier reacción biológica ya que no permiten un cambio brusco de pH y logran mantener las soluciones en un lugar donde el pH sea óptimo para estas. mientras que en la solución tampón básica se obtuvo el pH establecido el cual fue de 10 y se mantuvo en su rango. 5. Agua destilada y NaOH: Ocurrió que al adicionarle NaOH al agua destilada su pH fue de 11.