Preparación de Soluciones buffer e Hidrolisis

Preparación de Soluciones buffer e Hidrolisis

Johan Sebastian Ceron1

Cristofer Mejía1

Geraldine piragua1 

Jaidith Marisol Ramos2

Universidad distrital francisco José de caldas

Estudiantes química básica II1 – Profesor2 

RESUMEN 1:

Con diversos reactivos se crearon soluciones amortiguadoras o buffer, las cuales tienen como fin mantener un pH constante, posteriormente de que se hicieron se comprobó la eficiencia de estas soluciones con varias soluciones con diferentes concentraciones, el objetivo era que la solución amortiguadora o buffer soporte el cambio de concentración y la mantenga constante (idealmente), lógicamente se van a presentar soluciones que la buffer no podía retener por lo cual se procedió a disminuir la concentración de esta.

RESUMEN 2:

En la práctica se pusieron a disposición diversidad de sales a las cuales por uso del pH-metro se estableció el valor de su pH, posteriormente se hicieron ecuaciones de hidrolisis para determinar su pH de manera matemática y teórica.

PALABRAS CLAVE 1: pH constante, Soluciones amortiguadoras, Ion común.

PALABRAS CLAVE 2: Hidrolisis, pH, Acidez, Basicidad, Neutralidad

ABSTRACT 1:

With several reagents buffer solutions were created, which have in order to maintain a constant pH, after which they made verified the efficiency of these solutions.

ABSTRACT 2:

In practice, a variety of salts were made viable to which the pH value was established by using the pH-meter and hydrolysis equations subsequently made to determinate their pH in a mathematical and theorical manner.

KEYWORDS 1: Constant pH, cushioning solution, common ion.

KEYWORDS 2: Hydrolysis, pH, Acidity, Basicity, Neutrality.

INTRODUCCION 1:

Algunas veces es necesario crear soluciones que logren mantener su pH de manera constante, pero esa no es la parte difícil lo difícil comienza cuando se analiza la parte de la conservación del pH de esta sustancia ya que el medio afecta el pH y la concentración de la sustancia cosa que no se desea, puede pasar lo siguiente:

1. Si la solución se deja al aire libre esta absorberá dióxido de carbono (CO2) y se volverá más acida (Su pH disminuye)
2. Si la solución se guarda en un recipiente de vidrio las impurezas alcalinas que contenga el recipiente afectaran la solución haciendo que se vuelva más básica (Su pH aumenta)

Aquí es donde entran las soluciones buffer, estas son capaces de mantener constante el pH de una sustancia, aun cuando se agreguen pequeñas cantidades de la sustancia en cuestión o se diluya la misma.

Una solución buffer se caracteriza por tener al mismo tiempo una sustancia débil y su par acido-base conjugado.

Por ejemplo la reacción:

HA + H2O [pic 1] A- + H3O

Donde HA es un ácido y A- es su par acido conjugado, lo que se logra evidenciar es que él HA (acido) cede su protón o el ion hidrogenión al agua que actúa como base y recibe este protón.

En caso de las bases pasa esto:

B + H2O [pic 2] BH+ + OH-

Donde B que es una base débil entra en reacción con el agua produciendo su acido conjugado que es BH+ más iones oxhidrilo o hidroxilo.

Las soluciones buffer por lo general tienen una concentración relativamente grande de cada uno de los pareas acido-base conjugados          por ello podemos decir que:

• La especie acida del sistema buffer pueda reaccionar con los OH que s ele agreguen.
• La especie básica de la solución buffer puede reaccionar con los H que se le agreguen.

El uso de las soluciones buffer en la industria es bastante importante ya que en varios procesos industriales se llevan a cabo la creación de estas como pueden ser en el electro patinado, en la elaboración del cuero, de materiales fotográficos y de muchos tintes.

Además de esto en la investigación bacteriología se requiere mantener un pH en los medios de cultivo para el crecimiento de bacterias que se estén estudiando.

Además en el cuerpo humano se encuentran también soluciones buffer ya que los valores del pH de un fluido a otro serian bruscamente cambiados, sin embargo estos valores son fundamentales para el cuerpo humano para el funcionamiento regular de las enzimas que tiene el cuerpo humano y el balance de la presión osmótica y estos se mantienen constantes gracias a las soluciones amortiguadoras, tampón o buffer que tiene el cuerpo humano.

Ahora vamos a ver como se calcula el pH en una solución buffer:

Para una solución buffer hipotética que contiene HA y A-:

CUANDO SE AGREGA UN ÁCIDO FUERTE:

La reacción será la siguiente:

A + H3O → HA + H2O

Donde esta es la ecuación que representa la neutralización.

Después de esto por efectos de ion común podemos averiguar las concentraciones de los nuevos compuestos  [HA] y [A-].

Una vez tenemos los valores de las concentraciones podemos hacer uso de la ecuación de Henderson-Hasselbach que es la siguiente:

[pic 3]

[pic 4]

En este caso manejaremos la primera ecuación ya que contamos con una constante de acidez, la cual puede ser convertida a constante de basicidad pero no es conveniente en este momento.

Los valores de la pKa y la pkb se hallan según las siguientes ecuaciones:

[pic 5]

[pic 6]

Cabe aclarar también que los valores de pOH deben de ser convertidos a valores de pH según la siguiente ecuación:

[pic 7]

CUANDO SE AGREGA UNA BASE FUERTE:

La nueva reacción será la siguiente:

HA + OH → A- + H2O

Nuevamente se calculan las nuevas concentraciones de [HA] y [A-] por medio de Henderson y Hasselbach, en este caso usaremos la segunda ecuación ya que contamos con una constante de basicidad a la cual le podemos averiguar el valor de sub pOH el cual posteriormente se le debe restar al número 14 para obtener un valor de PH.

INTRODUCCION 2:

Antes de hablar de hidrolisis debemos hablar de sales, existen tres tipos de sales las cuales son:

1.  SALES NEUTRAS:

Las sales neutras son aquellas sales que tiene procedencia de un ácido fuerte y una base fuerte, el pH que se mide en estas es 7 ya que el pH resultante medido es el del agua el cual tiene este valor, de lo anteriormente mencionado podemos decir cuando una sal es neutra o no lo es.

1. LAS SALES ACIDAS:

Las sales acidas son aquellas sales que tiene procedencia de un ácido fuerte y una base débil, el pH resultante de esta mezcla debe ser inferior a 7 ya que predomina el pH del compuesto acido, con lo anteriormente mencionado podemos identificar una sal de tipo acida.  

1.  SALES BÁSICAS:

Se puede decir que un sal es básica cuando se proceden a mezclar una base fuerte con un ácido débil, el pH que arrojan como resultado un número superior a 7 ya que contrariamente a las sales acidas en las sales básicas predomina el pH del compuesto básico, con esta información podemos identificar cuando una sal es de tipo básica.

HIDROLISIS:

La hidrolisis la podemos interpretar como una destrucción o alteración de una sustancia química por efecto del agua, en soluciones acuosas se usa la hidrolisis para las reacciones que contienen cationes (iones positivos) para formar una base débil, o contrariamente aniones (iones negativos) para formar un ácido débil.

Una sal se puede formar a partir de una base que es la que aporta el catión de carácter acido, y por una base que aporta un anión que es de carácter básico, por ejemplo la reacción del hidróxido de potasio y el ácido nítrico produce nitrato de potasio más agua, a continuación la ecuación que representa la reacción:

KOH + HNO3 → KNO3 + H2O

Atendiendo a la fuerza del ácido y de la base que dan lugar a una sal podemos establecer cuatro tipos de hidrolisis:

1. HIDROLISIS ACIDO FUERTE-BASE FUERTE:

Podemos poner como ejemplo el cloruro de sodio (NaCl) ya que es proveniente de un ácido y una base fuerte como lo son el ácido clorhídrico (HCl) y el hidróxido de sodio (NaOH) por tanto los iones Na+ y Cl-  serán ambos débiles, al reaccionar con el agua los iones cloruro y sodio no se ven afectados por ende el pH de esta sal será de 7 ya que no sufren hidrolisis ni la base ni el ácido, a continuación la ecuación de la reacción:

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