Laboratorio de Química Analítica I Práctica 4. Soluciones amortiguadoras

Laboratorio de Química Analítica I

Práctica 4. Soluciones amortiguadoras

Objetivo: comprender el efecto de variar la relación del ácido y su base conjugada sobre el pH de una solución amortiguadora y calcular su capacidad amortiguadora.

Introducción

Una disolución amortiguadora, llamada también disolución reguladora, buffer o tampón, es aquella que tiene la capacidad de regular los cambios bruscos de pH debidos a la adición de ácidos o bases y de resistir los cambios de pH por efecto de diluciones. Una disolución amortiguadora está formada por un ácido débil y su base conjugada o bien por un base débil y su acido conjugado; de manera tal que en la misma disolución coexisten un componente que reacciona con los ácidos (la base) y otro que reacciona con las bases (el ácido). En la siguiente tabla se mencionan algunos ejemplos de disoluciones amortiguadoras:

[pic 1]

Como podemos observar en la tabla anterior, la concentración molar del amortiguador se obtiene al sumar las concentraciones que tienen en la disolución el ácido y la base. Para obtener el valor de pH de una disolución amortiguadora se emplea la ecuación de Henderson-Hasselbach:

[pic 2]

El valor de pKa es constante y, como se observa en esta ecuación, se requiere un cambio en la proporción base/ácido de 10 (log 10 = 1) para cambiar el pH en una unidad. Mientras más grandes sean las proporciones de ácido/base mayor será la capacidad amortiguadora. Se define como capacidad amortiguadora el número de moles de H3O+ (o de OH-) que se requieren para cambiar en una unidad el pH de un litro de disolución reguladora.

Material y reactivos

1 potenciómetro

4 matraces Erlenmeyer de 250 mL

1 probeta de 50 mL

1 bureta de 50 mL

NaHCO3 1 M

Na2CO3 1 M

NaOH 0.1 M

Procedimiento experimental

Efecto de la relación [ácido]/[base] conjugada sobre el pH

1. Toma del almacén las soluciones de NaHCO3 1 M y Na2CO3 1 M.
2. En un matraz Erlenmenyer de 250 mL, etiquetado como matraz 1, adiciona con una probeta 20 mL de la disolución de NaHCO3 1 M y 30 mL de Na2CO3 1 M.
3. En otro matraz Erlenmeyer, matraz 2, adiciona 30 mL de la disolución de NaHCO3 1 M y 20 mL de Na2CO3 1 M.
4. Registra en la tabla 1 el pH de las soluciones de carbonato y bicarbonato de sodio 1 M así como de los matraces 1 y 2. Observa qué ocurre con el pH al variar la proporción de los componentes.

Determinación de la capacidad amortiguadora

1. Coloca 20 mL de la solución del matraz 2 en otro matraz Erlenmenyer.
2. Toma del almacén la solución de NaOH 0.1 M y una bureta. Llena la bureta con el NaOH.
3. Adiciona gradualmente el NaOH (alrededor de 0.3 mL a la vez) al matraz Erlenmeyer del paso 1 hasta que el pH de la disolución amortiguadora cambie en una unidad.
4. Repite los pasos 1 al 3 para una alícuota de 20 mL de NaHCO3 1 M.
5. Anota tus resultados en la tabla 2 y calcula la capacidad amortiguadora de las soluciones que evaluaste (preguntas 1 y 2).

Resultados

Tabla 1. Efecto de la relación ácido/base conjugada sobre el pH

Tabla 2. Volumen de NaOH para cambiar el pH en una unidad

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