1. RESUMEN MEN
La práctica no.5 “soluciones amortiguadoras” consistió en realizar una solución amor amortitigu guad adora ora de ácid ácido o acét acétic ico-a o-acet cetat ato o de sodio sodio y bu buff ffer er bá bási sico co agregando soluciones patrón hasta romper la solución buffer determinando así la capacidad máima amortiguadora de cada buffer. !ada buffer fue titulado con las soluciones de ácido clorhídrico e hidróido de sodio y se determinó el p" en cada corrida con una diferencia de medio mililitro por corrida.
#e traba$ó a una temperatura de %%&! y a una atmosfera de '()*
2. OBJE OBJETI TIV VOS
OBJETIVO GENERAL +reparar dos soluciones amortiguadoras hidróido de amonio-cloruro de amonio y ácido acético-acet acético-acetato( ato( analizar analizar el comportamiento comportamiento de estas( al agregar un ácido o una base.
OBJETIVOS ESPECIFICOS ,. !omp !ompara ararr el comp comport ortam amie ient nto o epe eperi rime ment ntal al con con el teór teóric ico o en solu soluci cion ones es amortiguadoras y la máima capacidad buffer amortiguadora. %. !alcular !alcular el porcenta$e porcenta$e de de error promedio promedio entre entre el p" teórico teórico y eperiment eperimental al de la solución buffer ácida y básica. . !ons !onstr trui uirr gráf gráfic icas as de p" teór teóric ico o y p" epe eperi rime ment ntal al(( comp compar aran ando do su comportamiento.
4. MA MARC RCO O TEÓR TEÓRIC ICO O
3.1 Solucion! "#o$%i&u"'o$"! Las soluciones buffers( son soluciones ue resisten cambios de su p". /stas soluciones mantienen constante el p" cuando se adicionan peue0as cantidades de ácidos o bases. /l control del p" es importante en numerosas reacciones uímicas( en los sistemas biológicos y en muchas otras aplicaciones. /l cambio del p" de la sangre en '(5 unidades puede resultar fatal( pero la sangre es una solución buffer. /l agua no es un buffer y la simple adición de una gota de "!l ,1 a un litro de agua cambia el p" de 2(' a 3(. 4sí pues( un buen control del p" es esencial.
3.2 Concn%$"ci(n La concentración de una disolución es la proporción ue hay entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolente( donde el soluto es la sustancia ue se disuele( el disolente la sustancia ue disuele al soluto( y la disolución es el resultado de la mezcla homogénea de las dos anteriores. 4 menor proporción de soluto disuelto en el disolente( menos concentrada está la disolución( y a mayor proporción más concentrada está
3.3 P$o)i'"'! ' lo! "#o$%i&u"'o$! •
•
/l p" de una solución amortiguadora depende de la naturaleza del ácido débil ue la integra( es decir del p6a del ácido. /l p" de un sistema amortiguador depende de la proporción relatia entre la sal y el ácido( pero no de las concentraciones absolutas de estos componentes. +or e$emplo( un sistema amortiguador % 1 en sal y , 1 en ácido( regula el mismo p" ue un sistema amortiguador 3 1 en sal y % 1 en ácido( debido a ue la relación concentración de sal 7 concentración de ácido es igual.
8888888888888888888888888888888888888888888888888888 88888888888888 ,
9:!6( ;. <. =uímica 4nalítica. 1éico> /ditorial 1anual 1oderno( ,?2?. +áginas ,'% @ ,'3.
3.4 Ecu"ci(n ' *n'$!on+*"!!l,"c-
La /cuación de "enderson-"asselbach permite calcular el p" de una mezcla amortiguadora conociendo su composición. /n su deducción( para un amortiguador compuesto de un ácido débil y una sal de su base con$ugada( se considera ue la concentración de ácido libre es aproimadamente igual a la del ácido total( y la concentración del ión base con$ugada coincide con la concentración de la sal. !on ello( La /cuación de "enderson-"asselbach epresa ue el p" de una solución amortiguadora se calcula sumando al p6 del ácido( el logaritmo de la relación concentración de sal 7 concentración de ácido( es decir> p" A p6a B log C!sa7!aD
3. Ioni/"ci(n 'l "&u" /l agua pura se dice ue es una sustancia no conductora de la electricidad( pero( en realidad( tiene una conductiidad muy peue0a ue puede medirse con aparatos muy sensibles. /sta conductiidad indica ue en agua pura deben eistir iones( aunue en concentraciones etremadamente peue0as. /sto significa ue( si bien en peue0ísima proporción( el agua debe estar disociada Eeste proceso se llama( a eces( auto ionización E4rrheniusF o auto protolisis del agua.
4plicaciones industriales de las soluciones tampónCeditarD !omo hemos isto las soluciones tampón son muy Gtiles para el mantenimiento del p" en sistemas biológicos( como por e$emplo el cuerpo humano( pero sus propiedades an mucho más le$os y son ampliamente usadas en las industrias actuales.
/n la :ndustria agrícola( las soluciones tampón se usan para la fertirrigación y la agricultura hidropónica Ecultiar plantas usando soluciones minerales y no suelo agrícolaF. Hodas las plantas tienen un interalo de p" en ue las raíces absorben nutrientes de forma idónea. Ina ariación del p" puede afectar al proceso de absorción de las raíces> disminuyendo la captación de minerales y aumentando la permeabilidad a sustancias tóicas como el aluminio. 4 su ez( una ariación en el p" afecta la solubilidad de la mayoría de minerales. /iste un p" idóneo para cada planta dependiendo de su fisiología y de los minerales ue reuiere( pero( como norma general( podemos decir ue precisan un p" ligeramente ácido E5.5-2F salo ecepciones como las habas con p" un tanto básico E2.3-).,F
/n la :ndustria alimentaria también son de gran importancia los parámetros del p" ya ue( por e$emplo( nos indica si la carne es apta para el consumo humano. #i la carne está entre 5.3 i 2.' de p"( es apta para el consumo( pero a lo largo del tiempo el p" disminuye( hecho ue indica ue su consumo no es pertinente. /n la industria inícola( se deben de tener muy en cuenta las ariaciones de p" en la elaboración del ino( este debe oscilar entre %.) i .5( puesto ue a p" superior a .5 determinadas bacterias pueden atacar el ino y producir ariaciones en el sabor. /s sin duda alguna en la :ndustria farmacéutica en la ue se debe tener un control y conocimiento más ehaustio del p"( por distintas razones> +rimeramente( para el dise0o de los medicamentos es necesario saber el p" de la zona del cuerpo en ue traba$ará el fármaco( pues si ba$o ese p" las proteínas ue ueremos usar se desnaturalizan el medicamento no tendrá efecto alguno. /n el proceso de formulación de los fármacos se usan las propiedades fisicouímicas del p6a y el p" para elegir la fórmula óptima del medicamento /n los ensayos preios a la comercialización de los medicamentos se reuiere un control del p" para garantizar ue los resultados obtenidos sean reales y ciertos( pues un p" erróneo podría dar resultados falsos.
8888888888888888888888888888888888888888888888888888 88888888888 .
JI1KL4( Jay I. 4nálisis !ualitatio. !arrasco Marro( #alador EtraductorF inglés( !atorceaa /dición. 1éico> /ditorial !ontinental( ,?)5. +áginas 3% @ 3%2.
4. MARCO METO0OLOGICO
,. #e preparó una solución buffer de ácido acético-acetato de sodio '(,1 y una solución buffer de hidróido de amonio-cloruro de amonio. #e midió el p". %. #e aforo una bureta de %5ml con una solución de MaN" y otra con la solución de "!l. . #e tomó en un earlenmeyer una alícuota de ,'ml de solución amortiguadora y se a0adió ,' ml de agua. 3. #e a0adió '(5ml de "!l por cada corrida y se midió el p". 5. #e tomó en otro earlenmeyer una alícuota de ,'ml de solución y se le agregó ,' ml de agua. *. #e a0adió '(5ml de MaN" por cada corrida y se midió el p". 2. #e realizó el mismo procedimiento para el buffer básico.
0IAGRAMA 0E FLUJO INICIO
Se preparó a 0.1 M y se midió el pH.
Se aforo solución.
a
!m"
cada
Se tomó 10m" de solución amortiguadora y se le agrego 10m" de agua# se agregó cada 0.!m" de solución y se midió el pH.
Soluciones: Agregar las soluciones
Soluciones: HCl NaOH
Soluciones: HCl NaOH
$INA"
. RESULTA0OS T",l" 1 +orcenta$es de error promedio de p" y capacidad amortiguadora.
Solucion! ,u$
Ti%ul"n%
P$o#'io $$o$ n )*
P$o#'io ' $$o$ c")"ci'"' "#o$%i&u"'o$"
Ocido 4cido Kásico Kásico
"!l MaN" MaN" "!l
,'(,, ,5(22 (,2% 3(25
)(3% %3(*2 %3(,% %(?
G$ic" 1 p" teórico y p" eperimental del buffer ácido en función del olumen de "!l agregado. pH teórico y experimental bufer ácido
pH teórico pH e%perimental
Fun% 9atos calculados
G$ic" 2 p" teórico y p" eperimental del buffer ácido en función del olumen de MaN" agregados.
pH teórico y experimental de bufer ácido
pH teórico pH e%perimental
Fun% 9atos calculados G$ic" 3 p" teórico y p" eperimental del buffer básico en función del olumen de MaN" agregado.
pH teórico y experimental del bufer básico
pH teórico pH e%perimental
Fun% 9atos calculados
G$ic" 4 p" teórico y p" eperimental del buffer básico en función del olumen de "!l agregado.
pH teórico y experimental bufer básico
pH teórico pH e%perimental
Fun% 9atos calculados G$ic" !omparación de la capacidad máima amortiguadora teórica y eperimental de buffer ácido en función de los litros de "!l agregados. Capacidad máxima bufer ácido
& 'eórico & e%perimental
Fun% 9atos calculados
G$ic" 5 !omparación de la capacidad máima amortiguadora teórica y eperimental de buffer ácido en función de los litros de MaN" agregados.
Capacidad máxima bufer ácido
& 'eórico & e%perimental
Fun% 9atos calculados
G$ic" 6 !omparación de la capacidad máima amortiguadora teórica y eperimental de buffer básico en función de los litros de MaN" agregados. Capacidad máxima bufer básico en unción de NaOH
& 'eórico & e%perimental
Fun% 9atos calculados
G$ic" 7 !omparación de la capacidad máima amortiguadora teórica y eperimental de buffer básico en función de los litros de "!l agregados. Capacidad máxima bufer básico en unción de HCl
& 'eórico & e%perimental
Fun% 9atos calculados
5. INTERPRETACION 0E RESULTA0OS La tabla Mo. , el promedio de error entre los datos teóricos y eperimentales de la capacidad amortiguadora y del p"( esto muestra ue los alores de la capacidad amortiguadora son erróneos( ya ue son mayores al rango aceptable del diez por ciento( y para los alores del p" de las soluciones amortiguadoras básicas estos son aceptable puesto ue se encuentra en el rango aceptable entre el 5 al ,' por ciento( los alores del p" de la solución amortiguadora acida son erróneos ya ue eceden del rango de alor aceptable( esto se debe a la mala preparación de la solución. /n las gráficas de la , a la 3 se obsera el comportamiento del p" teórico y p" eperimental de la solución buffer ácido acético-acetato e hidróido de sodio- en función de los mililitros de solutos fuertes con los se tituló cada solución siendo estos ácido clorhídrico e hidróido de sodio( con el fin de romper la solución buffer. La gráficas muestra ue se cumple el comportamiento entre el p" teórico y eperimental( se obsera ue el p" eperimental es mucho mayor( esto se debe a la imprecisión al preparar las soluciones y al mal mane$o del euipo al titular. /n las gráficas , y 3 el comportamiento es descendente ya ue el p" está en función del ácido clorhídrico agregado( puesto ue al agregar un ácido fuerte aumenta la concentración de hidronio por lo cual disminuye su p"( mientras ue en las gráficas % y el comportamiento es ascendente ya ue al agregar base fuerte aumentan los iones oidrilos. Las gráficas de la 5 a la )( muestran la capacidad buffer en función de los mililitros del ácido o base fuerte agregados( se obsera ue al agregar más cantidad de soluto fuerte la capacidad amortiguadora desciende( puesto ue se está alterando su p"( ariando así su p6a o p6ab. #e puede obserar ue la eficacia de la capacidad amortiguadora está inculada por la concentración absoluta de sistema( puesto ue esta es máima al aproimarse a la unidad. Las gráficas 5( 2 y ) muestran el mismo comportamiento de la capacidad amortiguadora con respecto al soluto fuerte agregado( los alores arían por ciertas centésimas dando un alor cercano al real. La grafica Mo.* muestra ue los alores de la capacidad amortiguadora eperimental son erróneos comparados con los teóricos( esto se debe a la mala preparación de las soluciones.
6. CONCLUSIONES ,. #e obseró ue en las soluciones buffer ue al agregar solutos fuertes como lo son el "!l y el MaN" su capacidad amortiguadora desciende hasta llegar a romperse el buffer. %. La maima capacidad amortiguadora para el bufer acido titulado con acido clorhidrico se encuntra al agregar )mL de acido( para las otras soluciones no se pudo determinar( puesto ue no titularon hasta romper el bufer. . /l porcenta$e de error promedio para el p" de buffer acido y básico 3. /l comportamiento entre el p" teorico y p" eperimental tienen el mismo comportamiento( pero arian en sus aloras debido a factores
7. BIBLIOGRAFIA
9:!6( ;. <. =uímica 4nalítica. 1éico> /ditorial 1anual 1oderno( ,?2?. +áginas ,'% @ ,'3.
;/M6:M#( Jaymond y P/JMNM L( #noeyinQ. =uímica 9el agua( Nctaa /dición. 1éico> /ditorial Limusa( %''%. +ágina ,2,.
JI1KL4( Jay I. 4nálisis !ualitatio. !arrasco Marro( #alador EtraductorF inglés( !atorceaa /dición. 1éico> /ditorial !ontinental( ,?)5. +áginas 3% @ 3%2.
#6NN<( 9ouglas 4. y R/#H( 9onald 1. :ntroducción a la uímica analítica( Jeimpresión en> /spa0a( Jeerté #.4.( %''5. +áginas %) - 3?.
+4<:M4# !NM#ILH494# #oluciones amortiguadoras C9ocumento pdfD( C/n líneaD( C!onsultada el %% de marzo de %',3D http>77galeon.hispaista.com7melaniocoronado741NJH:
#oluciones amortiguadoras C=uimitub( en líneaD( C!onsultada el %% de marzo de %',3D http>77SSS.uimitube.com7ideostags7soluciones-amortiguadoras-oreguladoras7
8. APEN0ICE
". 0ATOS ORIGINALES
,. MUESTRA 0E C9LCULO
,. !álculo para determinar la concentración del ácido de la solución amortiguadora utilizando la siguiente ecuación> !a A !o Pa B ! P Pt E,F 9onde> !a> concentración de ácido acético !o> concentración inicial de ácido Pa> olumen de la solución buffer !> concentración de "!l P> olumen de "!l Pt> olumen total
%. !álculo para determinar la concentración de la sal ácida de la solución amortiguadora utilizando la siguiente ecuación> !sa A !o Pa B ! P Pt E %F 9ónde> !sa> concentración de la sal.
. !álculo para determinar el p" teórico de la solución buffer utilizando datos de la primera corrida del buffer ácido y la ecuación de "enderson "asselbach>
pH = pka + log
[ Csa ] ( 3 ) [ Ca ]
9ónde> p" A +otencial de "idrógeno. p6a A +otencial de la constante de euilibrio del ácido. !sa A !oncentración de la sal ácida de la solución amortiguadora. !a A !oncentración del ácido de la solución amortiguadora.
3. !álculo para determinar la capacidad máima amortiguadora utilizando datos de la primera corrida y la siguiente ecuación> T A %.'C C"BD B 6S7 C"BDF B !buff C"BD 6a 7 E C"BDB 6aF% F D E3F 9ónde> T> capacidad máima amortiguadora C"BD> concentración de iones hidronio 6S> constante del agua. 6a> constante de acidez !buff> concentración del buffer
5. !alculo para determinar el porcenta$e de error entre el p" teórico y eperimental del buffer básico y ácido. %e=
9ónde> 9t A 9ato teórico 9e A 9ato eperimental
Dt − De ∗100 (5 ) Dt
c. 0ATOS CALCULA0OS
T",l" no.2 p" teórico y p" eperimental para el buffer ácido acético-acetato de sodio en función del ácido clorhídrico agregado. Co$$i'"
*Cl :L;
, % 3 5 * 2 ) ? ,' ,, ,%
'.'''5 '.'', '.'',5 '.''% '.''%5 '.'' '.''5 '.''3 '.''35 '.''5 '.''55 '.''*
C!" :#ol
C" :#ol
)* %($ico 3.*? 3.*5 3.*, 3.5* 3.5% 3.32 3.3% 3.2 3.% 3.%* 3.%' 3.,3
)* =)$i#n%"l 3.35 3.3' 3. 3.%2 3.,? 3.,3 .?? .?' .2) .*5 .5' .%
Uuente> muestra de cálculo
T",l" no. 3 p" teórico y p" eperimental para el buffer ácido acético-acetato de sodio titulado con hidróido de sodio. Co$$i'" , %
*Cl :L;
C!" :#ol
C" :#ol
)* %($ico
'.'''5
'.'5,%
'.'3*
3.2)
'.'',
'.'5%
'.'3%)
3.)
)* =)$i#n%" l 3.* 3.)%
3 5 *
'.'',5 '.''%
'.'53 '.'535
'.'?5 '.'*
3.)2 3.?%
'.''%5 '.''
'.'555 '.'5*5
'.' '.''3
3.?* 5.''
5.'' 5.%5 5.*' ).35
Uuente> muestra de cálculo
T",l" no.4 p" teórico y p" eperimental para el buffer hidróido de amoniocloruro de amonio titulado con hidróido de sodio. Co$$i'" , % 3 5 * 2 ) ?
*Cl :L; '.'''5 '.'', '.'',5 '.''% '.''%5 '.'' '.''5 '.''3 '.''35
C!":#ol
)* =)$i#n%"l ?.5' ?.5 ?.5? ?.** ?.*? ?.22 ?.)) ,'.'* ,'.
Uuente> muestra de cálculo
T",l" no. p" teórico y p" eperimental para el buffer hidróido de amoniocloruro de amonio titulado con ácido clorhídrico. Co$$i'"
*Cl :L;
, % 3 5 * 2 ) ? ,'
'.'', '.''% '.'' '.''3 '.''5 '.''* '.''2 '.'') '.''? '.','
C!":#ol
'.'5% '.'535 '.'5*5 '.'5) '.'* '.'*,5 '.'*%? '.'*3% '.'*55 '.'***
)* %($ico ?.5, ?.3' ?.' ?.%' ?.,' ).?? ).)* ).2 ).5* ).?
)* =)$i#n%" l ?.,* ?.'2 ).?) ).)) ).22 ).*5 ).3? ).%? 2.?2 2.?3
,, ,%
'.',, '.',%
'.''% '.''*
'.'*22 '.'*)2
).,' 2.2?
2.? 2.%,
Uuente> muestra de cálculo
T",l" no.5 !apacidad máima amortiguadora teórica y eperimental del buffer ácido E"!lF *Cl :L;
> T($ico
> =)$i#n%"l
'.'''5 '.'', '.'',5 '.''% '.''%5 '.'' '.''5 '.''3 '.''35 '.''5 '.''55 '.''*
'.'%)2 '.'%)3 '.'%), '.'%25 '.'%2' '.'%*, '.'%5, '.'%3, '.'%%? '.'%,5 '.'%'' '.',)5
'.'%52 '.'%32 '.'%% '.'%,2 '.',?2 '.',)5 '.',3) '.',%) '.','5 '.'')3 '.''*5 '.''5,
Po$cn%"? ' $$o$ :; ,'.35 ,.'% ,2.3 %,.'? %2.' %?.,% 3,.' 3*.)) 53.,3 *'.? *2.5' 2%.3
Uuente> muestra de cálculo
T",l" no.6 !apacidad máima amortiguadora teórica y eperimental del buffer ácido en función de los litros de MaN" agregados. N"O* :L;
> T($ico
> =)$i#n%"l
'.'''5 '.'', '.'',5 '.''% '.''%5 '.''
'.'%)2 '.'%)5 '.'%) '.'%2* '.'%2, '.'%*3
'.'%) '.'%)* '.'%*3 '.'%') '.',% %.?%/-'5
Uuente> muestra de cálculo
Po$cn%"? ' $$o$ :; ,.? '.5 *.2, %3.*3 53.*, *'.%
T",l" no.7 !apacidad máima amortiguadora teórica y eperimental del buffer básico en función de los litros de MaN" agregados. N"O* :L;
> T($ico
> =)$i#n%"l
'.'''5 '.'', '.'',5 '.''% '.''%5 '.'' '.''5 '.''3 '.''35
'.'%)2 '.'%)5 '.'%)% '.'%2* '.'%2' '.'%*% '.'%5% '.'%3% '.'%'
'.'%** '.'%*' '.'%3) '.'% '.'%%* '.'%'* '.',2) '.',* '.'')*
Po$cn%"? ' $$o$ :; 2., ).22 ,%.'5 ,5.5) ,*.%? %,.2 %?.* 3.)' *%.*'
Uuente> muestra de cálculo
T",l" no.8 !apacidad máima amortiguadora teórica y eperimental del buffer básico en función de los litros de "!l agregados. *Cl :L;
> T($ico
> =)$i#n%"l
'.'', '.''% '.'' '.''3 '.''5 '.''* '.''2 '.'') '.''? '.',' '.',, '.',%
'.'%*3 '.'%)'' '.'%)2 '.'%)2% '.'%2?2 '.'%*2 '.'%*? '.'%'5, '.',*%, '.',%%2 '.''2,' '.''2%
'.'%)5, '.'%2*' '.'%*,? '.'%3,3 '.'%,5% '.',)3) '.',35% '.','%5 '.''535 '.''5,% '.''5', '.'','
Uuente> muestra de cálculo
Po$cn%"? ' $$o$ :; 2.)2 ,.3 ).)3 ,'.?3 ,.'* ,2.?% %%.2' '.'% *.2 3).%2 %?.3 *'.,
'. ANALISIS 0E ERROR
T",l" no.1@ +orcenta$e de error entre el p" teórico y p" eperimental del buffer ácido en función del olumen de "!l agregado. )* %($ico 3.*? 3.*5 3.*, 3.5* 3.5% 3.32 3.3% 3.2 3.% 3.%* 3.%' 3.,3
)* =)$i#n%"l 3.35 3.3' 3. 3.%2 3.,? 3.,3 .?? .?' .2) .*5 .5' .%
Po$cn%"? ' $$o$ :; 5.,% 5.2 *.'2 *.3 2.' 2.) ?.2% ,'.25 ,%.5 ,3.% ,*.** ,?.),
Uuente> 9atos calculados
T",l" no.11 +orcenta$e de error entre el p" teórico y p" eperimental del buffer ácido titulado con el hidróido de sodio. )* %($ico 3.2) 3.) 3.)2 3.?% 3.?*
)* =)$i#n%"l
Po$cn%"? ' $$o$ :;
3.* 3.)% 5.'' 5.%5 5.*'
.,3 '.%, %.*2 *.2, ,%.?'
).35 5.'' Uuente> 9atos calculados
*?.''
T",l" no.12 +orcenta$e de error entre el p" teórico y p" eperimental del buffer básico titulado con hidróido de sodio. )* %($ico
)* =)$i#n%"l Po$cn%"? ' $$o$ :;
?.5' ?.%? ?.5 ?.3 ?.5? ?.) ?.** ?.3 ?.*? ?.32 ?.22 ?.5% ?.)) ?.52 ,'.'* ?.*% ,'. ?.*2 Uuente> 9atos calculados
%.%* %.' %.%3 %.35 %.% %.* .% 3.52 *.)%
T",l" no.13 +orcenta$e de error entre el p" teórico y p" eperimental del buffer básico titulado con ácido clorhídrico. )* %($ico ?(5, ?(3' ?(' ?(%' ?(,' )(?? )()* )(2 )(5* )(? )(,' 2(2?
)* =)$i#n%"l ?.,* ?.'2 ).?) ).)) ).22 ).*5 ).3? ).%? 2.?2 2.?3 2.? 2.%,
Po$cn%"? ' $$o$ :; .*) .5, .33 .3) .*% .2) 3.,2 5.'3 *.)? 5.* %.'? 2.33
Uuente> 9atos calculados
