FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS INGENIERIA AGROINDUSTRIAL SOLUCIONES BUFFER xxxxxxxxxxxxxxxxxx
1.
Introducción.
4.
Una solución buffer o solución amortiguadora o solución reguladora es la mezcla en concentraciones relativamente elevadas de un ácido débil y su base conjugada, es decir, sales hidrolíticamente activas. Tienen la propiedad de mantener estable el pH de una disolución frente a la adición de cantidades relativamente pequeñas de ácidos o bases fuertes. fuertes. Por ejemplo el pH del organismo necesita de cierto valor para que la fisiología actué en forma ideal, para eso existen las soluciones buffer, mantienen el pH en ciertos valores, esto sucede en todas las partes del organismo, cada sector funciona a un pH distinto de acuerdo a la función que cumpla 2.
Tabla 1. Materiales de la práctica Materiales
Vaso de precipitado de 100 mL Pipeta graduada 1 mL Pipeta graduada 5 mL Propipeta Pesa-sales Espátula Varilla de vidrio Frasco lavador Beacker 25mL Beacker 50mL Magneto pequeño 3.
Tabla 3. Equipos de la práctica Equipo
Cantidad
6 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1
Ácido cítrico Citrato de sodio 99,9% p/p Fosfato diacido de potasio 99,9% p/p Fosfato acido de sodio 99,9% Amoniaco 30% p/p Cloruro de amonio 99,5% p/p HCl 0,1M NaOH 0,1M Agua destilada Soluciones para calibrar pH-metro
Tabla 4. Formulas de la práctica Formulas Símbolo
Ecuación Henderso nHasselbac h Volumen de equivalen cia Molaridad 5.2
pH
Tabla 5.
6 mL 6 mL
pH= pKa + Log[ ]
Vd
Cc*Vc= Cd*Vd
M
Efecto de la adición de ácidos a la solución
buffer mL adicionados de HCl
pH
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
4 3,73 3,53 3,33 3,09 2,97 2,71
0,05 g
0.3 mL
Formula
Preparación de solución buffer de pH 4
Cantidad
0,05 g
1 1 1
5. Cálculos y resultados. 5.1 Formulas a utilizar:
Reactivos.
Tabla 2. Reactivos de la práctica Sustancias
Cantidad
Balanza analítica pH-metro Plancha de calentamiento
Nombre
Materiales.
Material
Equipos.
Tabla 6. Efecto de la adición de
bases a la solución buffer
mL adicionados de NaOH
pH
0 0,5 1 1,5 2 2,5
4,1 4,33 5,18 5,28 5,73 6,2
3
7,34
5.2.1 Relación en gramos de citrato de sodio en la solución buffer preparada.
0,0503g sln X ( ) ( ) = 2,3888x10-4mol C6H8O7 pH= pKa + log Ka ácido cítrico = 1,7338x10 -5 pKa ácido cítrico = 4,761 4 = 4,761 + log 10 (4 – 4,761)= 0,1734 x 2,3888x10 -4= [Na3C6H5O7] [Na3C6H5O7] = 4,1422x 10 -5
4,1422x10-5 mol Na3C6H5O7 x x ( ) = 0,0123g Na3C6H5O7 5.2.2 Cantidad necesaria para modificar el pH en 1 unidad. 5.2.2.1 Cantidad necesaria para disminuir el pH en 1 unidad.
3= 4,761 + log 10(3 - 4,761) = 0,0173x(2,3888 x10-4+ mol H +) = 4,1422x10-5 – mol H +
pH= pKa + log
0,0173mol H+ + mol H+ = 4,1422 x 10 -5 – 4,1326x10-6 mol H+= 3,7289x10-5/1,0173 mol H+= 3,6655x10-5 3,6655 x10-5mol H+ x x = 0,3559mL Na3C6H5O7 5.2.2.2 Cantidad necesaria para aumentar el pH en 1 unidad.
pH= pKa + log 5= 4,761 + log 10 (5 - 4,761) = 1,73 x (2,3888 x10 -4- mol OH -) = 4,1422x10 -5 + mol OH 4,1326x10-4 - 1,73 mol OH - = 4,1422x10 -5 + mol OH 3,7184x10-4 = 2, 73 mol OH 3,7184x10-4/2, 73 = mol OH -
mol OH- = 1,362x10-4
1,362x10-4mol OH x x = 1,362mL Na3C6H5O7 5.2.3 Comparación de la capacidad buffer de la solución con el agua destilada.
Al agregar 0,5mL de HCl al agua destilada el pH disminuyo 3 unidades, mientras que para disminuir 1 unidad el pH de la solución se agregaron 2,5mL de HCl. Al agregar 0,5mL de NaOH al agua destilada el pH aumento 6 unidades, mientras que para aumentar 1 unidad el pH de la solución se agregaron 2,5mL de HCl. 5.3
Preparación de solución buffer de pH 7
Tabla 7.
Efecto de la adición de ácidos a la solución
buffer mL adicionados de HCl
pH
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
7 6,77 6,57 6,17 4,78 3,15 2,36
Tabla 8. Efecto de la adición de
bases a la solución buffer
mL adicionados de NaOH
pH
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
6,92 7,26 7,6 9,11 10,3 10,63 10,83
5.3.1 Relación en gramos de fosfato acido de sodio en la solución buffer preparada
0,0511g sln NaH2PO4 x ( ) -4 ( ) = 4,2549x10 mol NaH2PO4 Ka fosfato diacido de sodio = 6,2x10 -8 pKa fosfato diacido de sodio = 7,208 [Na2HPO4]= 2,6356x 10-4
2,6356x10-4mol Na2HPO4 x x ( ) = 0,0378g sln Na2HPO4
5.3.2 Cantidad necesaria para modificar el pH en 1 unidad. 5.3.2.1 Cantidad necesaria para disminuir el pH en 1 unidad.
mol H+=2,2339x10-4 2,2339x10-4mol H+ x x = 2,169mL 5.3.2.2 Cantidad necesaria para aumentar el pH en 1 unidad.
mol OH = 3,24x10 -4 3,24x10-4mol OH x x = 3,24mL 5.3.3 Comparación de la capacidad buffer de la solución con el agua destilada.
Al agregar 0,5mL de HCl al agua destilada el pH disminuyo 3 unidades, mientras que para disminuir 1 unidad el pH de la solución se agregaron 1,5mL de HCl. Al agregar 0,5mL de NaOH al agua destilada el pH aumento 6 unidades, mientras que para aumentar 1 unidad el pH de la solución se agregó 1mL de HCl. 5.4
pOH= pKb + log Kb amoniaco = 1,77x10 -5 pKb amoniaco = 4,752 4 = 4,752 + log 10 (4 – 4,752)= 0,177 x 9,195x10 -3mol = mol NH 4+ mol NH4+= 1,627x 10 -3
1,627x10-3mol NH4+ x x ( x ( ) = 0,0879g NH4Cl 5.4.2 Cantidad necesaria para modificar el pH en 1 unidad. 5.4.2.1 Cantidad necesaria para disminuir el pH en 1 unidad.
mol H+=2,2339x10-4 2,2339x10-4mol H + x x = 2,169mL
Preparación de solución buffer de pH 10
Tabla 9.
Efecto de la adición de ácidos a la solución
buffer mL adicionados de HCl
pH
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
9.513 9,381 9,273 9,165 9,066 8,923 8,877
5.4.2.2 Cantidad necesaria para aumentar el pH en 1 unidad.
pOH= pKb + log 3= 4,752 + log 10 (3 - 4,752) = 0,0177 x (9,195 x10 -3- mol OH -) = 1,627x10 -3 + mol OH 0,01627x10-4 – 0,0177 mol OH - = 1,627x10-3 + mol OH 1,621x10-3 = 1,0177 mol OH 1,621x10-3/1,01 77 = mol OH -
Tabla 10.
Efecto de la adición de bases a la solución
buffer mL adicionados de NaOH
pH
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
9,513 9,572 9,582 9,606 9,622 9,88 9,894
5.4.1 Relación en gramos de cloruro de amonio en la solución buffer preparada.
0,3mLNH3 X( ) ( ) = 9,195x10-3mol NH3
mol OH- = 1,593x10-3
1,593x10-3mol OH x x = 15,93mL NH4Cl 5.4.3 Comparación de la capacidad buffer de la solución con el agua destilada.
Al agregar 0,5mL de HCl al agua destilada el pH disminuyo 3 unidades, mientras que para disminuir 1 unidad el pH de la solución se agregaron 2,5mL de HCl. Al agregar 0,5mL de NaOH al agua destilada el pH aumento 6 unidades, mientras que para aumentar 1 unidad el pH de la solución se agregaron 3mL de HCl.
6.
Conclusiones
La preparación de soluciones buffer es muy importante cuando se requiere mantener el pH, por ejemplo en el organismo humano. 6.1
Para que la solución quede bien preparada se deben tomar las medidas necesarias para evitar el error humano. 6.2
Se puede inferir que los errores obtenidos en la práctica son producto del error humano, ya que las mediciones y los análisis no son exactos. 6.3
Comparando la capacidad buffer del agua destilada con las soluciones preparadas, pudimos observar que es muy difícil disminuir el pH en 1 unidad 6.4
7.
Bibliografía
SKOOG D A., WEST, HOLLER, CROUCH. Química Analítica. Canadá: Mc Graw Gill, 2004. 7.1
7.2
AYRES G. Análisis Químico Cuantitativo. University Press México, 1995.
Oxford
7.3
Guía de laboratorio, química analítica Unicauca.
