PREPARACIÓN DE SOLUCIONES AMORTIGUADORAS

INTRODUCCIÓN En el estudio de la química, nos encontramos a diario con soluciones y disoluciones siendo el pH un factor indispensable para el estudio de la misma. En las reacciones de laboratorio, en procesos industriales y muchos mas de tipo biológico, es necesario mantener el potencial de hidrógeno (pH) estable, a pesar de que se agreguen ácidos o bases. Las soluciones son comunes en la naturaleza y de suma importancia, en todos los procesos vitales, áreas científicas y diversos procesos, puesto que los fluidos corporales de todas formas de vida son soluciones.

MARCO TEORICO

Las soluciones amortiguadoras son soluciones de ácidos, HA, o bases débiles con sales, NaA, de estos electrolitos, que tienen un ion común y poseen la propiedad de mantener el pH de las soluciones más o menos constantes a pesar de adiciones de cantidades pequeñas de ácidos o bases fuertes. El equilibrio involucrado es el del ácido o la base débil, en donde la concentración del anion común A, proviene casi exclusivamente de la sal, NaA. HA= H++ A-

Ka = [H+] * [ HCO3-]

[HA] [H+] = Ka [HA] [A-] Ka = [ ácido ] [ sal ] Ka es un valor constante y, se conoce el pH de la solución sacando logaritmo a la ecuación que esta igualada a [H] y queda así:

PH = pKa + log [A+] [HA] Cada vez que se adiciona cierto numero de moles de ácido fuerte se observa un aumento de la [H+] y el equilibrio se rompe momentáneamente. El sistema trata de restablecer el equilibrio, tratando de disminuir la [H+] aumentada, para lo cual se desplaza en el sentido inverso, aumentando la cantidad de ácido HA y disminuyendo los iones de A-, manteniendo el pH más o menos constante. Si estas mismas moles de ácido fuerte se agregan al agua el pH cambiaria bruscamente. Las disoluciones amortiguadoras o tampón son muy importantes en los sistemas químicos y biológicos. El pH en el cuerpo humano varia mucho de un fluido a otro; por ejemplo, el pH de la sangre es alrededor de 7.4, en tanto que el jugo gástrico humano es alrededor de 1.5. En la mayor parte de los casos, estos valores de pH que son críticos para el funcionamiento adecuado de las enzimas y del balance de la presión osmótica, se mantienen gracias a las disoluciones. Una disolución amortiguadora debe contener una concentración relativamente grande de ácido para reaccionar con lo iones OH- que se añadan; Y también debe contener una concentración semejante de base para que reaccione con la cantidad de iones H+ que se añadan. Además, los componentes ácidos y básicos del amortiguador no deben consumirse el uno al otro en una reacción de neutralización. Estos requerimientos se satisfacen con un par ácido-base conjugado, por ejemplo, un ácido débil y su base conjugada (suministrada por una sal) o una base débil y su ácido conjugado (suministrada por una sal).

ACTIVIDADES

1. • Preparar una solución amortiguadora de NH3 y NH4Cl. • Calcular y pesar los gramos de NH4 que se deben añadir a

100 ml de NH3 0.1 M para preparar 100 ml de solución amortiguadora de pH=10.

• Mezclar los reactivos y anotar el valor de su pH • Si la solución no tiene el pH adecuado añadir algunas

gotas de ácido o base 0.01 molar para corregir el pH. • Añadir a esta solución 1ml de NaOH 0.01M mezclar bien

medir el pH y anotar el valor. • Mida el pH de 50ml de agua destilada, agregar 1ml de

NaOH 0.01M , mezclar bien y medir el pH.

2. • Preparar una solución Buffer de CH3COOH y CH3COONa • Calcular y pesar los gra de CH3COONa que se debe añadir

a100ml de CH3COOH 0.1M para preparar una solución reguladora de pH=5.

• Mezclar los reactivos y anotar el valor de su pH. • Si la solución no tiene el pH adecuado añadir algunas

gotas de ácido o base 0.01M para corregir el pH. • Añada 1ml de HCl 0.01M, mezclar bien, medir el pH. • Tomar 50 ml de agua destilada, medir el pH, agregarle 1ml

de HCl 0.01M , medir el pH y anotarlo.

MATERIALES Y REACTIVOS Reactivos:

1. Hidróxido de sodio (NaOH) 0.01M. 2. Amoniaco (NH3) 0.1M 3. Acetato de sodio (CH3COONa) 1.476 gr. 4. Cloruro de amonio (NH4Cl) 0.0963 gr. 5. Ácido acético (CH3COOH) 0.1M. 6. Ácido clorhídrico (HCl) 0.01M. 7. Agua (H2O)

Materiales 1. 2 vasos de precipitado de 250 ml. 2. 4 balones aforados de 100 ml. 3. 1 pipeta de 5 ml. 4. 1 pipeta de 10 ml. 5. PH metro

CALCULOS Y RESULTADOS

1. Prepare una solucion reguladora de amoniaco y cloruro de amonio. a.Calcule concentración Normal de Amoniaco concentrado, partiendo de los datos de densidad y porcentaje de pureza. NH3 = 29% Densidad = 0.8192 g/mol. Nb = 29 NH3 0.8192g/mol 1000ml 1 equi-gra 100ml 1ml 17gNH3 Nb = 14N b. Calcule los gramos de NH4Cl que se debe añadir a 100 ml de NH3 0.1M para preparar 100ml de solucion reguladora de pH = 10. Kb= 1.8*10 -5 pH=10 pOH= 4 Kb = OH * Cs Cb 1.8 x 10-4 = 10 -4 x Cs 0.1M Cs= 1.8x10-3 x 0.1 = 1.8 X 10-2 10-4

1.8 x 10-2 M x 0.1L = 1.8x10-3 mol. NH4Cl = 53.5 g 1.8 x 10 mol x 53.5g = 0.0963g 1 mol NH4Cl= 0.0963g

2. Preparación de una solucion reguladora de acido acetico y acetato de

sodio. a.Prepare 100ml de una solucion 0.1N de acido acetico, para lo cual calcule los mililitros de la solucion concentrada. CH3COOH= 99.8% Densidad =1.05 g/mol. 99.8 CH3COOH x 1.05 g x 1000ml x 1 equi-gr = 17.5N

100ml 1ml 60g CH3COOH Na= 1705 N Va x 1705 N = 100ml x 0.1N Va = 0.6 ml c.Calcule los gramos de CH3COONa que se debe añadir a 100 ml de CH3COOH 0.1M para preparar una solucion reguladora de pH=5. Ka = 1.78 x 10-5 H+= 1 x10 -5 Ka = H+ x Ca Cs Cs= 1.78 x 10 -5 = 0.18M 1 x10 -5 0.18M x 0.1L = 0.018 mol 0.018mol x 82g = 1.476 1mol W CH3COONa = 1.476g.

CONCLUSIONES

• Los amortiguadores se usan en todos los tipos de reacciones químicas en las que se desean mantener el pH de una solución a un nivel relativamente constante.

• Una disolución amortiguadora es una solución de un ácido débil o una base débil y su sal; ambos componentes deben estar presentes. La disolución tiene la capacidad tanto de ácidos como bases.

• En todo experimento se debe tener un marco de referencia el cual permite analizar el margen de error y viabilidad de la prueba, en este laboratorio mi marco de referencia ha sido el agua destilada que teóricamente tiene un pH equivalente o cercano a 7 al cual se le adicionan cantidades moderadas de ácido o base que permiten inferir como se va a comportar a lo largo de la realización de la practica.

• La capacidad amortiguadora de una solución se define como el numero de moles de un ácido o de una base fuerte que ocasiona un cambio de una unidad de pH a un litro del amortiguador. Esta premisa es de suma importancia en las ciencias ya que un cambio brusco de pH en un sistema biológico puede causar perjuicios que afecten la integridad del humano.

• Para preparar una disolución amortiguadora a un pH especifico, seleccionara un ácido débil cuyo pKa sea parecido al pH deseado.esta selección no solo da el valor de pH correcto del sistema amortiguador sino que asegura que tengan cantidades comparables del ácido y su base conjugada de la disolución; que son prerrequisitos para el sistema amortiguador funcione con eficacia entonces:

Base amortiguadora ≈ 0

Log Acido