PREPARACION Y EVALUACION DE UN SISTEMA AMORTIGUADOR DE pH (buffer).MEDIDA DE LA CAPACIDAD DE AMORTIGUACION DE UNA BEBIDA COMUN. RESUMEN En esta práctica se conoció y se determinó, la capacidad buffer o amortiguador de pH de diferen diferentes tes muestras muestras de 50mL 50mL de bebidas bebidas comunes comunes (Mr. (Mr. Tea, oda, Mountam Mountam !e", !e", #ostobon Man$ana, %ugo Hit de Mora, &oca'&ola OBJETIVOS. Generales.
)
*dent *dentif ific icar ar las caract caracter+ er+st stic icas as de los los sist sistem emas as amorti amortigua guado dores res de pH y medi medirr la capacidad amortiguadora de una bebida comn.
Específicos.
) ) )
&ompara &ompararr y anali$ar anali$ar el compo comportam rtamien iento to de los los sistema sistemass amortigu amortiguador adores es de pH. -prec -p recia iarr y caracte caracteri ri$ar $ar las las sust sustan anci cias as ue pueden pueden formar formar parte parte de un sistem sistemaa amortiguador. &oordi &oo rdinar nar el mane/ mane/oo del mater material ial de labor laborato atorio rio reuer reuerido ido en la la medici medición ón de pH de sistemas amortiguadores de pH.
INTRODUCCION. Marco teórico. Marco teórico.
El potencial idrogeno (pH, es un para metro muy usado en u+mica para medir el grado o basicidad de las sustancias, es importante ya ue es un factor cla1e para ue mucas reacciones se agan o no, la escala del pH 1a desde 0 a 23, los 1alores menores ue 4 indican el rango de acide$ y los mayores a 4 el de basicidad, el 1alor 4 se considera neutro. En la indust industria ria alimen alimentic ticia ia se utili$ utili$an an 1arios 1arios ácidos ácidos orgáni orgánicos cos e inorgá inorgánic nicos os cuya funcionalidad entre otras cosas es la de actuar como buffer o amortiguador de pH. &omo sabemos la mayor+a de los alimentos son materiales comple/os de origen biológico contienen sustancias ue pueden participar en el control del pH y en la capacidad tampón. Entre las más usadas se encuentran las prote+nas, ácidos orgánicos y fosfatos de ácidos inorgánicos dbiles 6278 en el caso de plantas la sustancia utili$ada como tampón son ácido c+trico, acido o9álico, ácido málico tartárico, donde estos se unen con los fosfatos para mantener el pH y controlarlo.627
En este caso se estudió las propiedades propiedades tampón tampón de una bebida en particular particular :Mr. :Mr. Tea Tea Limón; donde se concluye ue el aditi1o adicionado con dica finalidad es el
F!ur" #. Me$$%r $e pH #ara medir medir el pH se usan bastantes bastantes mtodos mtodos entre entre ellos ellos el pH'metro pH'metro,, el cual usa la diferencia de potencial generado por la adición de ácidos o bases sobre la solución inicial, dando as+ los 1alores de pH respecti1os. =n buff buffer er,, tamp tampón ón o amor amorti tigu guad ador or de pH es un sist sistem emaa u u+m +mic icoo u uee afec afecta ta la concentración de los iones de idrogeno (o idronios en una solución, en forma tal cuando son a>adidos peue>as cantidades de ácido o base, el cambio ue se produce en el pH no es significati1o. #or tal ra$ón, los amortiguadores amortiguadores de pH están relacionados con los sistemas sistemas ue resisten resisten cambios en el pH cuando se adicionan cantidades de ácido o base a una solución. Estos amortiguadores se conocen como solución buffer de ácido'base y constan generalmente de una me$cla de un ácido dbil y base con/ugada o una base dbil y su acido con/ugado. La disolución buffer debe tener una concentración relati1amente grande de cada uno de los integrantes del par con/ugado, de modo ue? ) La espec especie ie acida acida del del siste sistema ma buffe bufferr pueda pueda reacci reaccionar onar con con los los iones iones @H @H' ue se le a>adan. ) La espec especie ie bási básica ca del del sistem sistemaa buffer buffer pued puedee reacci reaccionar onar con la cant cantida idadd de iones iones HA ue se a>adan. El uso de las soluciones buffer es muy importante en los procesos industriales como en el electro platinado, la elaboración del cuero, de materiales fotográficos, y de tintes como tambin en la in1estigación bacteriológica, generalmente se debe mantener el pH de los medios de culti1o para el crecimiento de las bacterias en estudio. La adición de cantidades 1olumtricas de ácido o base, conocida como titulación acido' base, re1ela la capacidad de resistencia a los cambios de pH, al titular un tampón de un ácido dbil con una base en principio los ácidos dbiles se encontraran ligeramente disociados, pero más adelante mientras más se agrega la base o iones idro9ilo estos despla$an el euilibrio acia la *$uierda agotando finalmente la capacidad tampón del mismo, lo ue se puede obser1ar al graficar los datos es, en el caso de adicionar base se obser1a un aumento gradual del pH, acindose cada 1e$ más alcalino, por el contrario, cuando se le adiciona el ácido, se obser1a una graduación descendiente de pH, un cambio de pH por cada mililitro de reacti1o adicionado.
MATERIALES Y METODOS Materiales.
) ) ) )
pH'metro. Baso aso de prec precip ipit itad adoo 50ml 50ml.. #robeta 50 50ml. Basos asos dese desec cab able less (C (C
) )
-u9illiar -u9i iar de pipe pipete tead adoo #ipeta 2ml (C
Reactivos.
) ) )
Pr%&e$'e% $e* e+per'e% *nicialmente se tomaron 50mL de una bebida comercial :Mr. Tea; en una probeta de 50mL, para luego tras1asarlos a un 1aso de precipitado de 50mL, para posteriormente tras1asarlos una 1e$ a un 1aso desecable. e tomó el pH inicial inicial de la muestra aciendo uso del pH'metro, introduciendo el tornillo de este en la solución, dándole espacio de algunos minutos para registrar los 1alores obtenidos, y luego tabularlos8 más adelante se a>adió a la solución 2.0mL de H&l 0.2D con una pipeta de 2.0mL y au9iliar de pipeteado, se tomó el 1alor de pH con el pH'metro y se tabulo el resultado8 este procedimiento se reali$ó en repetidas ocasiones para 1olmenes de H&l 0.2D de 3mL, 5ml y 20mL tenido en cuenta ue el bulbo de pH'metro pH'metro fuese la1ado la1ado con agua destilada destilada despus de cada medición8 se registró cada 1alor de pH obtenido en una tabla. e tomaron nue1amente 50mL de la misma bebida y se reali$ó el mismo procedimiento solo esta 1e$ la solución utili$ada para adicionar a los 50mL de la bebida fue Da@H 0.2D, adicionándolo en las mismas cantidades ue el ácido en el procedimiento anterior, y tabulando los 1alores de pH para cada adición.
RESULTADOS Y DISCUSION -l reali$ar la práctica se obtu1ieron datos ue se encuentran en la siguiente tabla. Mr. Mr. Tea Tea Tabla 1.
Datos obtenidos al a l agregar (HCl).
ustanci pH a Mr. Tea inicia 50mL l ,.#-
Tabla 2.
2m L ./
5m L .0 1
20m L #.//
C0m L #.20
Datos obtenidos al agregar (NaOH)
ustanci pH Hidró9ido de sodio a (Da@H Mr. Tea inicia 2m 5m 20m C0m 50mL l L L L L ,.#- ,., -.3/ -.,3 1./#
T%$"4 *"4 beb$"4. Tabla 3. Datos
de la variación de pH vs. Concentración de HCl (!)
BEBIDA(13' L) Mr. Te" S%$" M%u" De6 G"4. P%4%b7. Ju!% H C%&"8C%*" Tabla 4. Datos
pH &"*
F.23 3.03 C.IG F.0C F.0F C.F
#.3'L C.GC C.IC C.3 C.4 F.45 C.F5
5&$% HC* 3. 1.3'L C .5 C .2F C .0G C .05 C .C2 C .0G
de la variación de pH vs. Concentración de NaOH (!)
BEBIDA(13' L) Mr. Te" S%$" M%u" De6 G"4. P%4%b7. Ju!% H C%&"8C%*"
pH &"*
F.23 3.03 C.IG F.0C F.0F C.F
#.3'L F.FC 5.0 F.24 F.33 F.0G C.4I
2. 2. 2. 2. 2. 2.
B"4e N"OH 3 1.3'L 3 .0G 5 . I5 3 .F0 3 .G F .42 5 .F
AN5LISIS DE RESULTADOS e reali$ó la determinación de la capacidad de amortiguador de pH de algunas bebidas ue se encuentran en el mercado, entre ellas tenemos Mr. Tea, oda, Mountain !e", #ostobón Man$ana, %ugo Hit de Mora, &oca'&ola, se adiciono a cada muestra de la bebida correspondiente cantidades medidas de ácido (H&l mL y de base (Da@H mL presentados en las tablas Do.F y Do.3 respecti1amente, presentado tambin en dicas tablas la 1ariación de pH con respecto a la la 1ariación de la concentración de ácido o base. En general se presentaron comportamientos de 1ariaciones pero no significati1as como se puede obser1an en las tablas Do.F y Do.3 respecti1amente, presentadas en los ane9os, como es de esperar al adicionar cantidades crecientes de ácido se obser1a la disminución gradual del pH respecto al 1alor inicial, para el caso de :Mr. Tea;, se presentan los 1alores obtenidos en la tabla Do.2 con la adición del ácido8 y un comportamiento de fácil obser1ación en la gráfica Do.2. &omo es ob1io despus de obser1ar la gráfica ya mencionada el descenso del pH es notorio, además si se obser1a el 1alor de la pendiente, este es negati1o, negati1o, y por ende implica implica ue ay una disminución disminución respecto al e/e J. J. por ello se llega a la conclusión de ue el ácido c+trico o la sal con/ugada de este el citrato
3. . 5. 5. 3. .
trisodico, trisodico, reali$a el traba/o de tampón, tampón, ya ue la disminución disminución es gradual y no e9agerada, luego este es un buffer resistente las 1ariaciones de pH de carácter acido. -l obser1ar los resultados obtenidos con las demás bebidas, presentados en la gráfica Do.3, se puede concluir ue la capacidad tampón presentada por el aditi1o de la bebida :Mr. Tea; no es el me/or, porue se obser1a ue la 1ariación del pH en la adición del H&l 0.2D en cantidades 1olumtricas tiene una 1ariación significati1a respecto a otras bebidas con la misma cantidad de ácido adicionada, como es el caso de la &oca'&ola, el 1alor de la pendi pendient entee de esta esta,, prese present ntaa la rela relaci ción ón menc mencio ionad nadaa y la dife diferen renci ciaa e9p e9pue uest staa anter anterio iorm rment ente, e, con los los 1alore 1aloress respec respecti ti1o 1oss de Mr. Mr. Tea '0.0 '0.0G2 G2CCG CCG33 y &o &oca ca'& '&ol olaa '0.035354C4, '0.035354C4, es de notar ue ciertamente ciertamente la capacidad amortiguadora amortiguadora de el aditi1o de la &oca'&ola presenta mayor resistencia puesto ue la 1ariación de decrecimiento del pH para esta bebida es muco menor ue el de la bebida Mr. Tea ya ue la pendiente está relacionada con el grado de inclinación de la gráfica, y este está relacionado con el grado de decrecimiento del pH, luego el pH para Mr. Tea tiene una disminución gradual pero muco mayor ue la de la bebida &oca'&ola &oca'&ola ya ue el 1alor absoluto de su pendiente pendiente es mayor para 1olmenes adicionados adicionados de ácido, por ello se obser1a ue la &oca'&ola &oca'&ola tiene un me/or carácter de amortiguador para soluciones acidas ya ue es más resistente a los 1olmenes adicionados de ácido8 el pH en esta se mantu1o más constante. @bser1ando las tablas presentadas en los ane9os se puede decir en orden decreciente ue la capacidad de amortiguador de pH para soluciones acidas se presenta as+? &oca'&ola, Mountain !e", !e", man$ana #ostobón, #os tobón, Mr. Tea, Tea, %ugo Hit, soda. #ara ablar mas de la bebida anali$ada tenemos? e puede además decir ue el citrato trisodico, ue es el aditi1o utili$ado con dica finalidad además de otros fines, es un buffer cuya resistencia a los cambios de pH es media, es decir, comparado con los aditi1os con la misma finalidad en otras bebidas puede no ser el más dbil, pero tampoco el más resistente. La eficacia de un tampón depende de la concentración de las sustancias tamponantes8 la resistencia se da por el eco de ue en la solución e9istes dos especies cantidades del ácido sin disociar y la sal disociada del mismo acido8 en este caso, las adiciones de un ácido fuerte como el H&l a una solución cuyo tampón es el citrato trisodico, como es el caso del Mr. Tea, produce iones de idrogeno ue reaccionan con el ion'citrato aumentando la concentración del ácido c+trico dbilmente ioni$ado y as+ el pH se mantiene relati1amente estable. (C Entre Entre los los adit aditi1 i1os os usad usados os en las las gaseo gaseosa sass como como Man$a Man$ana na #ost #ostob obón ón y &o &oca ca'&o '&ola la encontramos el ácido fosfórico y los carbonatos cuya capacidad parece ser por lo obser1ado en la práctica de mayor resistencia a la adición de ácidos fuertes. #ara el caso de la adición de una base fuerte se reali$ó el procedimiento usando como reacti1o para dica finalidad la base Da@H 0.2D, se procedió a adicionar cantidades 1olum 1olumt tri rica cass de idró idró9i 9ido do presen presenta tada dass en la tabl tablaa Do.C Do.C con con el compor comporta tami mien ento to presentado en la gráfica Do.C para p ara la bebida comercial Mr. Tea, Tea, se obser1a un aumento de pH de forma for ma gradual pero más significati1o ue el obtenido con la adición ad ición de H&l, y esto es muco más claro si se compara el 1alor absoluto de las pendientes obtenidas en las gráfica, se obser1a claramente ue el 1alor de esta es mayor para la adición de Da@H ue par a el ácido8 ácido 8 los 1alores absolutos son?0.5C y 0.FG 0.F G respecti1amente, lo ue de/a d e/a 1er 1 er ue la inclinación de la gráfica resultante es mayor para la base, y esto implica ue la
graduación con la ue aumento el pH con la adición de la base fue mayor. Esto lle1a pensar ue el efecto buffer o amortiguador de pH de la bebida es menos resistente a cambios de pH básicos, el citrato sódico, aditi1o considerado para este fin, tiene menor resistencia a la adición de la base, y a los cambios ue esta produ$ca en el sistema. -l obser1ar la gráfica Do.3 presentada en los ane9os, y la tabla de pendientes e9puesta en el mismo sitio, se concluye ue de todas las bebidas la de Mr. Tea presenta el mayor carácte carácterr amorti amortigua guador dor de pH para para cambio cambioss de cond condici iciones ones básicas, básicas, la 1ariaci 1ariación ón es peue>a en comparación con las sufridas por las otras bebidas, lo ue nos presenta una me/or respuesta, respuesta, más resistente resistente,, de la sustancia usada usada y considerada considerada para este fin. En orden decreciente de capacidad de amortiguador para las bebidas anali$adas se tiene? Mr. Tea, %ugo Hit, Mountain !e", soda, Man$ana #ostobón, #ostobón , &oca'&ola. e obser1an contrariedades en las capacidades buffer de algunas bebidas como e/emplo? La capacidad buffer para condiciones de cambio acidas, para la &oca'&ola es muy resistente, pero para condiciones básicas es bastante dbil as+ mismo para el caso de Man$ana #ostobón, lo ue nos indica ue los aditi1os de las bebidas mencionadas reaccionan me/or para cambios de pH con carácter acido pero no para los cambios de pH básicos. e obser1a una constante en la bebida de Mountain !e", esta presenta un carácter resistencia media para ambos casos, acido o base, el aditi1o de esta bebida tiene la misma tendencia de resistencia al cambio mantenido una constante. Kinalmente para Mr. Tea, se obser1a una me/or respuesta a condiciones básicas, siendo as un me/or buffer ba/o las mismas.
CONCLUSION Las bebidas comunes ue son del consumo regular de la mayor+a de los seres 1i1os ue abitan este planeta pueden ser fácilmente modificadas por el ser umano a ni1el de estructura u+mica, cambiando as+ sus propiedades f+sicas y u+micas de una manera drástica y notoria. Tambin ay ue resaltar ue el buen mane/o del euipo de laboratorio para esta práctica influyo considerablemente en la obtención de unos resultados finales satisfactorios, y por buen mane/o ay ue acer nfasis en las recomendaciones de seguridad empleadas en el laboratorio, tambin el correcto mane/o de los euipos, ya ue cualuiera de estos pueden afectar de manera negati1a en la correcta obtención de dicos resultados. ANE9OS Gr"f&"4 Anexo No1. No1. Gráfica No1. Variación de pH vs. Cantidad de HCl (mL)
Grafica No.2 Variación de pH vs. Cantidad de NaH (mL)
Anexo No.2 No.2 Gráfica No.3. Variación de pH vs. Cantidad de HCl (mL) en todas las bebidas.
!e"ida.
Valor #endiente
-0,06912294 Mr. Tea -0,09296102 Soda Mountam Dew -0,05991754 Gas. Postobón. Postobón. -0,06655172 -0,08676162 Jugo Hit -0,04545727 Coca-Cola
Anexo No.$ No.$ Gráfica No.%. Variación de pH vs. Cantidad de NaH (mL) en todas las "e"idas.
!e"ida.
Valor #endiente
0,13305097 Mr. Tea 0,22538981 Soda Mountam Dew 0,21565967 Gas. Postobón. Postobón. 0,2635982 0,17488756 Jugo Hit 0,34762369 Coca-Cola
Cue4%"r% ) &ómo &ómo enti entiende ende el efecto efecto regulad regulador or R::; El efecto regulador se entiende como, un proceso por el cual se mantiene como su misma palabra lo dice, regulado, controlado, estable el ni1el de pH en una sustancia. Las soluciones soluciones reguladoras en general, se forman por la me$cla de un electrolito electrolito dbil, acido o base, y una de sus sales. El efecto regulador se basa en el efecto del ion comn entre el electrolito dbil y la sal 6C7. ) &uáles &uáles son las ecuaciones ecuaciones de de Henserson'H Henserson'Hasselba asselbac c #ara #ara u sir1en sir1en R::; Ecuación de Henderson'Hasselbac? . Esta ecuación tiene como funcionalidad dar a
conocer el pH de una disolución siempre y cuando se tenga como conocimiento pre1io la relación de concentraciones del ácido y base con/ugados y el del ácido 6F7.
BIBLIOGRAF
@.N. @.N. KED KEDEM EM-, -, . . !-M@ !-M@!!-NN-D, D, O.L O.L.# .#-N -NO* O*D8 D8 "#íica de los alientos, FP edición, editorial -&N**-, .-. Qarago$a Espa>a8 p.I5'G4 Dstor, N8 $#ndaentos de %#íica analítica b&sica. 'n&lisis C#antitativo, ed.8 =ni1ersidad de &aldas8 C0048 Mani$ales R &olombia8 p.G0. !aniel, &. &.8 'n&lisis %#íico c#antitativo edición8 ed.8 ed.8 Ne1ert Ne1erte8 e8 C00 C00F8 F8 De" De" JorS R =-8 p.2G0
