SEMANA 13

SOLUCIONES BUFFER

Una solución Reguladora, Buffer , Tampón o Amortiguadora es:

un sistema que tiende a mantener el pH casi constante cuando se agregan pequeñas cantidades de ácidos (H+) ó bases (OH-).

Una solución amortiguadora reduce el impacto de los cambios drásticos de H+ y OH- .Se prepara con un ÁCIDO DÉBIL y una SAL del mismo ÁCIDO o empleando una BASE DÉBIL y una SAL de la misma BASE. La solución amortiguadora contiene especies que van a reaccionar con los iones H+ y OH- agregados.

Componentes:Componentes:

Buffer ácido: Formado por un ácido débil

y su sal.Ejemplo:

CH3COOH/CH3COONa

Buffer básico: Formado por una base débil

y su sal.Ejemplo:

NH3/NH4Cl

Función e Importancia Biológica:Función e Importancia Biológica:

En los organismos vivos, las células deben mantener un pH casi constante para la acción enzimática y metabólica.

Los fluidos intracelulares y extracelulares contienen pares conjugados ácido-base que actúan comobuffer.

Buffer Intracelular más importante:Buffer Intracelular más importante:

H2PO4- / HPO4

-2

Buffer Sanguíneo más importante:Buffer Sanguíneo más importante:

H2CO3 / HCO3-

Otros sistemas que ayudan a mantener Otros sistemas que ayudan a mantener el pH sanguíneo son:el pH sanguíneo son:

H2PO4- / HPO4

-2

ProteínasÁcidos NucleicosCoenzimasMetabolitos intermediarios

Algunos poseen grupos funcionales que sonácidos o bases débiles, por consiguiente, ejercen influencia en el pH intracelular y éste afecta la estructura y el comportamiento de tales moléculas.

El pH sanguíneo El pH sanguíneo

7.35 -7.457.35 -7.45

pH sanguíneo pH sanguíneo

7.35 -7.457.35 -7.45AcidosisAcidosis

pH pH debajo de debajo de

7.357.35

AlcalosisAlcalosispHpH

arriba de arriba de 7.457.45

Tipos de Acidosis:Tipos de Acidosis:

RespiratoriaRespiratoriayy

MetabólicaMetabólica

Al aumentar la concentración de COAl aumentar la concentración de CO22 disminuye la concentración de Odisminuye la concentración de O22 y y el pH disminuye por lo que hay el pH disminuye por lo que hay acidosis, puede darse por acidosis, puede darse por respiración dificultosa, efisema o respiración dificultosa, efisema o neumonía.neumonía.

La dificultad de respirar o un La dificultad de respirar o un ambiente pobre en oxígeno, permite ambiente pobre en oxígeno, permite que se eleve la concetración de que se eleve la concetración de [CO[CO22] favoreciendo la formación de ] favoreciendo la formación de ácido carbónico, el cual se disocia ácido carbónico, el cual se disocia en Hen H++ y HCO y HCO33

- - de acuerdo a la de acuerdo a la siguiente reacción:siguiente reacción:

COCO22 + H + H22O O ↔ H↔ H22COCO33 ↔ H ↔ H++ + HCO + HCO33--

Tipos de Alcalosis:Tipos de Alcalosis:

RespiratoriaRespiratoriayy

MetabólicaMetabólica

RespiratoriaRespiratoriaAl aumentar la concentración OAl aumentar la concentración O22 disminuye la concentración de COdisminuye la concentración de CO22 y y el pH aumenta por lo que hay el pH aumenta por lo que hay alcalosis, puede sealcalosis, puede serr por por hiperventilación o respiración hiperventilación o respiración rápida.rápida.

La hiperventilación, generaLa hiperventilación, generaAlcalosis porque el incremento de la Alcalosis porque el incremento de la [O[O22] hace bajar la [CO] hace bajar la [CO22] ] produciéndose menos Hproduciéndose menos H22COCO33 y por consiguiente el pH sube.y por consiguiente el pH sube.

Capacidad amortiguadora de un Buffer Capacidad amortiguadora de un Buffer ÁcidoÁcido

Si se agrega un ACIDO FUERTE: Los iones Si se agrega un ACIDO FUERTE: Los iones HH++ adicionales reaccionan con la SAL del adicionales reaccionan con la SAL del ÁCIDO DÉBIL en solución y producen el ÁCIDO DÉBIL en solución y producen el ÁCIDO DÉBILÁCIDO DÉBIL

Buffer Ácido HCOOH/HCOOBuffer Ácido HCOOH/HCOO-- Na Na++

HCOOHCOO-- + + HH++ ↔↔ HCOOH HCOOH

Al aumentar la [ácido], disminuye la [sal]Al aumentar la [ácido], disminuye la [sal]Ya que el equilibrio tiende a formar el ácido.Ya que el equilibrio tiende a formar el ácido.

Ácido débilÁcido débil Base conjugada (Sal)Base conjugada (Sal)

Capacidad amortiguadora de un Capacidad amortiguadora de un Buffer ÁcidoBuffer Ácido

Si se agrega una BASE FUERTE, los iones Si se agrega una BASE FUERTE, los iones HH++ presentes en solución neutralizan a los presentes en solución neutralizan a los

iones OH iones OH- - produciendo Hproduciendo H22OO ..

Buffer Ácido HCOOH/HCOOBuffer Ácido HCOOH/HCOO-- Na Na++

HCOOH + HCOOH + OHOH-- ↔↔ HCOO- + H HCOO- + H22OO

Al aumentar la [sal], disminuye la [ácido]Al aumentar la [sal], disminuye la [ácido]Ya que el equilibrio se desplaza hacia la Ya que el equilibrio se desplaza hacia la formación de la base conjugada o sal.formación de la base conjugada o sal.

Ácido débilÁcido débil Base conjugada (Sal)Base conjugada (Sal)

La Ecuación de Henderson Hasselbach

pH= pKa + Log pH= pKa + Log [Sal][Sal] [Ácido][Ácido]

Donde: pKa = -log KaY para las bases:

pOH= pKb + Log pOH= pKb + Log [Sal][Sal] [Base][Base]

Donde: pKb = -log Kb

Procedimiento para calcular pH Procedimiento para calcular pH dede

Soluciones BufferSoluciones Buffer

[H[H++] = Ka ] = Ka [ácido][ácido] [sal][sal]

pH = -log [HpH = -log [H++]]

[OH[OH--] = kb ] = kb [base][base] [sal][sal][H+] = [H+] = 1 X 101 X 10-14-14

[OH][OH]

1.Calcule el pH de una solución Buffer formada por 0.25 moles de CH3COOH (ácido acético) y 0.4 moles de CH3COONa (acetato de sodio) disueltos en 500 ml de solución. Teniendo una Ka = 1.8 x 10-5

Tenemos:0.25 moles de CH3COOH0.40 moles de CH3COONa500 ml de soluciónKa= 1.8 x 10-5

Calcular : [CH3COOH]= 0.25 moles= 0.5M 0.5 L

[CH3COONa]=0.40 moles =0.8M 0.5L

[H+]= Ka [ácido] [sal][H+]= 1.8 x 10-5 [0.5M] = 1.125 x 10 -5

[0.8M]pH = -log 1.125 X 10-5 = 4.944.94

Con la ecuación de Henderson-Hasselbach pH = pKa + log [sal]

[ácido]

pKa=-log KapKa = -log ( 1.8 x 10-5) = pKa =4.74pH= 4.74 + log (0.8M) (0.5M)pH= 4.74+0.20= 4.94

Cuál será el pH del buffer anterior si añadimos 0.03 moles NaOH

[NaOH]= 0.03 moles = 0.06 M0.5 L

CH3COOH + OH- ↔ CH3COO_ + H2O0.5 M 0.06M 0.8M

0.5M-0.06M =0.44M de CH3COOH0.8M+0.06M=0.86M de CH3COO-

NUEVO pH

pH = pKa + log [sal] [ácido]

pKa=-log Ka

pKa = -log ( 1.8 x 10-5) = pKa =4.74

pH= 4.74 + log (0.86M) (0.44M)

pH= 4.74 + 0.29= 5.035.03

Cuál será el pH del buffer inicial si añadimos 0.02 moles HCl

[HCl]= 0.02 moles = 0.04 M0.5 L

CH3COONa + H+ ↔ CH3COOH + Na+0.8 M 0.04M 0.5M

0.8M-0.04M =0.76M de CH3COO-0.5M+0.04M=0.54M de CH3COOH

NUEVO pH

pH = pKa + log [sal] [ácido]

pKa=-log Ka

pKa = -log ( 1.8 x 10-5) = pKa =4.74

pH= 4.74 + log (0.76M) (0.54M)

pH= 4.74 + 0.14= 4.884.88

Tenemos:0.2 moles de CH3NH2

0.3 moles de CH3NH3Cl1 Lt de soluciónKb= 4.4 x 10-4

[OH-]= Kb [base] [sal][OH-]= 4.4 x 10-4 [0.2M] = 2.93 x 10 -4

[0.3M]pOH = -log 2.93 X 10-4 = 3.533.53

Recordar: pH+ pOH= 14Recordar: pH+ pOH= 14pH= 14 - 3.53= 10.47pH= 14 - 3.53= 10.47

Con la ecuación de Henderson-Hasselbach pOH = pKb + log [sal]

[base]

pKb=-log KbpKb = -log ( 4.4 x 10-4) = pKb =3.36pOH= 3.36 + log (0.3M) (0.2M)pOH= 3.36 + 0.176= 3.53

pH = 14 – 3.53 = 10.47