Disolución amortiguadora

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- Mecanismo de acción de una disolución amortiguadora ante la adición de un ácido

Si por el contrario, se adiciona un ácido a la disolución amortiguadora; por ejemplo, ácido clorhídrico (HCl), los iones hidrógeno del ácido reaccionarán con la parte aniónica de la base conjugada (iones acetato) formando una mayor cantidad del ácido del buffer, manteniendo más o menos constante la concentración de protones.

[pic 6]

CH3–COO- Na+ + CH3–COOH → CH3–COO- Na+ + CH3–COOH [SAL] [ACIDO] [SAL]↑ [ACIDO]↓

H+ Cl- CH3–COOH

- Ecuación de Henderson – Hasselbalch

El pH de una mezcla amortiguadora se puede conocer mediante la ecuación de Henderson-Hasselbalch. En la disociación del ácido acético:

[pic 7]

La constante de equilibrio es:

[pic 8]

Si tomamos logaritmos:

[pic 9]

Y cambiando de signos:

[pic 10]

O lo que es lo mismo:

[pic 11]

Y reordenando,

[pic 12]

Que es la fórmula conocida como la ecuación de Henderson-Hasselbalch.

Teniendo en cuenta que el ácido acético es muy débil y, por tanto, el equilibrio de disociación está casi totalmente desplazado hacia la izquierda (desplazamiento favorecido por la presencia de cantidades notables de acetato) podremos sustituir en la ecuación de Henderson-Hasselbalch, sin introducir errores, la concentración de acético libre por la de acético total ([AcH]=[ácido]).

Análogamente, como el acetato sódico está completamente disociado podemos considerar que la concentración del ión acetato coincide con la concentración de sal ([Ac-]=[sal]).

Con estas modificaciones podemos expresar la ecuación de Henderson-Hasselbalch de una forma válida para todos los amortiguadores (no sólo para el acético/acetato):

[pic 13]

- Capacidad amortiguadora de una disolución amortiguadora

La eficacia de un amortiguador está señalada por dos factores:

- La capacidad amortiguadora depende de la cantidad de ácido o de base conjugada que tenga la disolución. Cuanto mayor sea esta cantidad, mayor será la capacidad amortiguadora.

[Buffer] = [ácido] + [Base conjugada]

- La relación que existe entra la concentración de la base conjugada y la del ácido.

Si la relación es 1 o próxima a 1, el valor del pH es igual al pKa del sistema y la capacidad amortiguadora es máxima, ya que al tener la misma concentración de ambos componentes pueden proporcionar igualmente la misma cantidad de iones ácidos o básicos para poder mantener el pH.

El rango de acción de una disolución amortiguadora está en relación al valor de su pKa, es decir, el margen de amortiguación efectiva está comprendido entre pKa ±1.

Por ejemplo, el rango de acción eficaz de una disolución amortiguadora acetato de sodio/ácido acético de pKa 4,74, está comprendida entre 3,74 y 5,74.

Si hay significativamente mayor proporción de ácido con respecto a la base conjugada, se tratará de un buffer que podrá resistir más efectivamente el ataque por hidróxidos y viceversa.

- Materiales y Métodos

De infraestructura/materiales/reactivos/equipos.

- Infraestructura del laboratorio. – El laboratorio de química cuenta con suministros de energía eléctrica, agua potable, desagüe.

- Materiales:

5 Vasos precipitados de 50 o 100 mL.

1 bagueta de vidrio.

1 pipeta de 10 mL.

2 matraces Erlenmeyer de 50 o 100 mL.

1 buretra de 25 o 50 mL.

1 soporte universal.

1 grampa doble de bureta.

1 piseta.

- Reactivos:

Ácido acético (CH3COOH) 0,02 M.

Acetato de sodio (CH3COONa) 0,02 M.

Indicador fenolftaleína.

Indicador azul de bromofenol.

Frascos de reactivo de NaOH 0,01 M.

Frascos de reactivo de HCl 0,01 M.

Soluciones buffer para calibración de pH4 y pH7.

- Equipos:

Potenciómetro.

Agitador magnético.

De buenas prácticas de laboratorio: para asegurar exactitud y precisión de resultados.

- La práctica de laboratorio debe ser desarrollada siguiendo los lineamientos establecidos en el Manual de Buenas Prácticas de Laboratorio.

- El trabajo en el laboratorio demanda orden y concentración en el desarrollo de los diferentes procesos para asegurar exactitud y precisión en los resultados.

De gestión ambiental: ecoeficiencia, reciclaje, segregación, disposición.

Es obligatorio desarrollar la práctica en el laboratorio considerando los lineamientos establecido en el Manual de Gestión de Residuos de Laboratorio y lo estipulado en los elementos de la norma ISO 14001, con la finalidad de cumplir con un procedimiento ecoeficiente, reciclaje, segregación y disposición correspondiente.

- Aplicar los lineamientos del Manual de Gestión de Residuos de Laboratorio.

- Manejar las instrucciones de tratamiento y disposición de residuos sólidos, efluentes y/o emisiones en área de trabajo. Referencia: elementos