UNIVERSIDAD DEL VALLE Departamento de Química, facultad ciencias exactas Laboratorio de Química Analítica
________________________________________________________________________ SOLUCIONES REGULADORAS Dirigido a: Fabián Navarro
Santiago de Cali, Abril 30 de 2012
RESUMEN En la practica se trabajo con dos soluciones reguladoras disueltas en agua, la primera se preparo con una mezcla de base débil con una sal de su ácido conjugado de con un pH=11.25 y la segunda se preparo con una mezcla de ácido débil con una sal de su base conjugada de con un pH=2.17. Posteriormente, se determino la capacidad reguladora de cada solución de fosfato adicionándoles base y acido fuertes, los cuales se obtuvo respectivamente, teniendo como referencia la capacidad reguladora del agua destilada También se trabajó la demostración de un buffer con soluciones reguladoras de tabletas de alka seltzer, aspirina y aspirina efervescentes, su capacidad reguladora fueron respectivamente.
Palabras Claves: soluciones reguladoras, aspirina, alka seltzer, capacidad reguladora, acido y bases conjugados, equilibrio acido-base, ecuación de Henderson-Heselbach.
OBJETIVOS
Aprender a preparar soluciones reguladoras disueltas en agua. Determinar la capacidad de las soluciones reguladoras y los factores que influyen en ella.
Determinar la capacidad reguladora del alka seltzer, la aspirina y la aspirina efervescente.
DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS H3PO4 +H2O
H2PO4- +H3O+
H2PO4=+H2O
H1PO42= +H3O+
HPO42- + H2O
PO43- + H3O+
Preparación de la soluciones buffer de
Sea: A=
capacidad reguladora del agua destilada al adicionarle NaOH
(
)
Comparación de la capacidad reguladora de la solución con la del agua
y B= ;
; Capacidad reguladora de la solución de
Preparación de la solución buffer de (
)
Capacidad reguladora del agua al adicionarle HCl
(
)
Comparación de la solución reguladora de con el agua destilada
,
Capacidad reguladora de la solución reguladora de (
)
Capacidad reguladora del alka seltzer
(
)
Capacidad reguladora de la aspirina efervescente
(
)
Capacidad reguladora de la aspirina
(
)
DISCUSION
Para cada una de ellas se midió el pH con el pH-metro los resultados fueron 11.25 y 2.17, sin embargo estos pH tienen un margen de error porque el instrumento de medición se encontraba mal calibrado y porque no se adiciono NaOH ni HCl adecuados para aproximarlos a los datos teóricos que eran de 12 y 5,ya que eran necesario añadirlos debido a las incertidumbres de las constantes de disociación y la simplificación de los cálculos 1, esto ocasiono errores en la determinación de la capacidad de la solución reguladora de cada buffer.
Una solución amortiguadora (también llamada solución reguladora, tampón o buffer) es aquella que limita los cambios de pH cuando se le agregan ácidos o bases o cuando se efectúen diluciones.2 Una solución tampón es una mezcla de un ácido débil y su base conjugada, o de una base débil y su ácido conjugado, y que resiste los cambios de pH en una disolución. 1
También afecto la medición del pH cuando los buffer son disueltos en agua, puede ser que en la practica la dilución haya sido a volúmenes grandes ocasionando la disminución de las concentraciones de la especies hasta el punto que las aproximaciones y se invalidan.1
Para un acido débil con su base conjugada se tienen las siguientes reacciones:
se define como el número de moles de un ácido fuerte o de una base fuerte que ocasiona un cambio de 1.00 unidad en el pH en 1.00L de disolución.1
En la practica se prepararon dos soluciones reguladoras de y disueltas en agua. HPO42- + H2O H3PO4 +H2O
PO43- + H3O+ H2PO4- +H3O+
Por otra parte, se determino la capacidad reguladora ( ) de una disolución, la cual
A comparar la capacidad reguladora de la soluciones preparadas en el laboratorio con la capacidad reguladora del agua destilada se encontró que las capacidades de reguladoras de las soluciones eran en varias unidades más grandes que la del agua, pero también que su PH estaban lejos de su PK por lo tanto no estaban en su máxima capacidad reguladora.
En la determinación de la capacidad reguladora del alka seltzer el cual es una combinación de aspirina (ácido acetilsalicílico, C9H8O4), bicarbonato de sodio (NaHCO3), y ácido cítrico (C6H8O7), diseñado tratar dolor y neutralizar simultáneamente exceso ácido en el estómago se encontró que tiene una capacidad reguladora un poco más baja que la de la aspirina efervescente y que la de la aspirina normal
Cuando se adiciona un ácido o una base fuerte al agua la cual no es una solución reguladora se pueden ver unos cambios bruscos en el PH mientras que en una solución reguladora, a medida que se le adiciona un ácido o una base fuerte el PH cambia lentamente hasta que se llega al punto de equivalencia en el cual si ocurre un cambio brusco en el PH.
CONCLUSIONES
la máxima capacidad reguladora de una solución buffer se da cuando la concentración del ácido es igual a la concentración de su base conjugada; cuando el PH=PK para preparar una solución reguladora se debe buscar un ácido que tenga su PK cercano al PH deseado el agua por ser una sustancia anfótera la cual puede comportarse como acido o como base dependiendo del sistema en que se encuentre, la capacidad
reguladora de esta es muy poca (nula).
PREGUNTAS 1. Cuáles son las posibles causas para que el pH medido de la solución buffer preparada, no corresponda al valor calculado. R// las posibles causas para que el pH preparado no corresponda al valor calculado, puede ser debido a la impurezas de los reactivos, la formación de precipitados en las disoluciones reguladoras, el factor de pesada en la balanza analítica y la mala calibración del pH-metro. También es debido, a las incertidumbres en los valores numéricos de muchas constantes de disociación y la simplificación de los cálculos, a causa de esto en la preparación de las soluciones reguladoras se aproxima al pH deseado y luego se ajusta añadiendo un acido fuerte o una base fuerte hasta que la lectura del pH indique el pH requerido. 1 2. ¿En que condiciones es máxima la capacidad reguladora de una solución? R// la capacidad de reguladora es máxima cuando son iguales las concentraciones del acido y de la base conjugada, es decir, cuando , pH=pka 1
Figura 2. Efecto de la dilución en el pH de disoluciones tamponadas y no tamponadas. La constante de disociación -14 para HA es 1.00x10 . Las concentraciones iniciales de soluto son 1.00M.
REFERENCIA 1 Skoog, D.Fundamentos de química analítica.octava edición. Thomson.2003.(254-267)pp. Figura 1. Capacidad de tamponamiento en función del logaritmo de la relación de CNaA / CHA
3. Si una solución reguladora se diluye con agua, ¿afectaría esto el pH de dicha solución? ¿Qué cantidad de agua se puede agregar para que el pH no varíe más de 0.1 unidades de pH? R// El pH de una disolución tampón se mantiene esencialmente independiente de la dilución hasta que las concentraciones de las especies disminuyen hasta el punto que las aproximaciones y se invalidan.1
2 Harris D. Análisis Químico Cuantitativo. Quinta edición. Grupo Editorial Americano 1999. (194-203)pp
