Variación del pH de una solución amortiguadora, formada por Ácido Acético (CH3COOH) y Acetato de Sodio (CH3COONa), por adición de diferentes concentraciones de Ácido Clorhídrico(HCl)
dilan orozcoPráctica o problema29 de Mayo de 2017
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TEMA: Variación del pH de una solución amortiguadora, formada por Ácido Acético (CH3COOH) y Acetato de Sodio (CH3COONa), por adición de diferentes concentraciones de Ácido Clorhídrico(HCl).
Autor: Dilan Orozco
No. Convocatoria: 003478-0015
INTRODUCCIÓN:
Durante el capítulo de equilibrio Ácido-Base, un tema en específico despertó mi interés, las soluciones buffer o amortiguadoras, este tipo de soluciones según la teoría son capaces de resistir los cambios ocasionados por ácidos o bases fuertes manteniendo una variación mínima en el pH de la solución, en la experimentación comprobaré la capacidad amortiguadora de una solución buffer formada por Ácido Acético (CH3COOH) y Acetato de Sodio (CH3COONa), al agregar diferentes concentraciones de Ácido Clorhídrico (HCl).
El motivo por el cual el tema despertó mi interés fue el conocer su implicación dentro de nuestro organismo, dentro de nuestro cuerpo existen diversas sustancias que deben mantenerse en un nivel de pH fijo para funcionar óptimamente, las soluciones buffer evitan que diferentes factores con los que interactúan cambien el valor del pH de la solución. Con el fin de comprobar la teoría realizaré una solución buffer y observaré su comportamiento al agregar ácido en diferentes concentraciones.
PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN
¿En qué medida una solución amortiguadora formada por Ácido Acético (CH3COOH) y Acetato de Sodio (CH3COONa) resiste variaciones en el valor de pH, al adicionar diferentes concentraciones de Ácido Clorhídrico(HCl)?
ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN CIENTÍFICA
pH – Potencial de Hidrogeno
Puesto que las concentraciones de los iones (H+) en disoluciones acuosas con frecuencia son números muy pequeños y, por tanto, es difícil trabajar con ellos, Soren Sorensen propuso, en 1909, una medida más práctica denominada pH. El pH de una disolución se define como el logaritmo negativo de la concentración del ion hidrógeno (en mol/L):
[pic 1]
(Chang, 2013)
Este valor nos indica el grado de acidez o basicidad de una sustancia debido a la cantidad de [H+] libre en la solución, estos valores son dados en una escala del 1 al 14:
[pic 2]
[pic 3]
[pic 4]
Soluciones Buffer
“Una disolución amortiguadora, regulador o tampón es una disolución de un ácido débil o una base débil y su correspondiente sal” (Chang, 2013) Como se explica en el libro de Chang, estas disoluciones deben formarse a partir de un ácido o base fuerte y su correspondiente sal, debido a que la solución requerirá concentraciones relativamente grandes de ácido y base para que reaccionen con los iones (OH-) o (H+) de los ácidos o bases fuertes que se le agreguen, y a su vez los componentes de la solución buffer no deben consumirse entre sí.
Estos elementos no se consumen debido a que, la presencia de A- (proveniente de la sal NaA) suprime la ionización del ácido HA, y éste, a su vez, suprime la hidrólisis de A-.
En esta experimentación usaremos:
Ácido Acético (CH3COOH)
[pic 5]
Ilustración 1Estructura desarrollada del ácido acético (WIKIPEDIA, 2017)
Acetato de Sodio (CH3COONa)
[pic 6]
Ilustración 2Estructura desarrollada del Acetato de sodio (Ciencia a conciencia, 2014)
Ácido Clorhídrico (HCl)
[pic 7]
Ilustración 3estructura desarrollada del ácido clorhídrico (WIKIWAND, 2017)
Hipótesis
Si el pH de la solución buffer formada por Ácido Acético (CH3COOH) y Acetato de Sodio (CH3COONa) demuestra cambios leves en su valor, entonces podemos afirmar que los componentes químicos del mismo reaccionan con las moléculas (H+) del ácido, como teóricamente se plantea, logrando así disminuir el impacto del ácido en la solución, a su vez la variación de pH a diferente concentración nos dará indicios de su capacidad amortiguadora.
Variables
TIPO DE VARIABLE | DENOMINACIÓN | UNIDADES DE MEDICIÓN | ¿CÓMO SE CONTROLARÁ? |
INDEPENDIENTE | Concentración del ácido Clorhídrico (HCl) | M (molaridad) | Se preparará ácido clorhídrico en concentraciones (1M, 2M, 3M, 4M y 5M) |
DEPENDIENTE | pH de la solución | Unidades de pH | Utilizando un pH-metro se medirá el valor de pH de la solución tras añadir el ácido |
Variables Controladas
TIPO DE VARIABLE | DENOMINACIÓN | ¿CÓMO SE CONTROLARÁ? |
Primera Variable Controlada | Volumen de la disolución de Ácido Clorhídrico | Se medirá en con una jeringa 2mL (±0.1) de ácido clorhídrico para cada repetición |
Segunda Variable Controlada | Solución Buffer | Formada por 200mL(±0.5) de (CH3COOH) y 200mL(±0.5) de (CH3COONa) 1.22M |
Tercera Variable Controlada | Volumen Solución Buffer | Se colocará 10mL(±0.5) de solución en vasos de precipitación de 100mL |
Materiales y sustancias empleadas[pic 8][pic 9]
- 11 Vasos de precipitación 100mL
- Vaso precipitación 250mL
- pH-metro HANNA
- Vaso precipitación 500mL
- Balón aforado 250mL
- Jeringa 5mL (±0.1)
- Jeringa 20mL (±0.5)
- Probeta 100mL (±0.5)
- Piseta
- Varilla de Agitación
- Destornillador pequeño
- Solución Buffer pH7
- Solución Buffer pH4
- Ácido Acético(CH3COOH) 0.83M
- Acetato de sodio (CH3COONa) 1.22M
- Ácido Clorhídrico (HCl)
- Agua Destilada
- Tabla de datos
Procedimiento para la obtención de datos
Antes de realizar el experimento es necesario tener en cuenta las normas de seguridad al trabajar con sustancias químicas ácidas en este caso: Ácido Acético (CH3COOH) y Ácido Clorhídrico(HCl). Para ello usé guantes de látex, mascarilla y gafas para protegerme de los ácidos en caso de accidentes.
Una vez tomadas las normas de seguridad procedí a realizar la experimentación.
- Se preparó 5 disoluciones de Ácido clorhídrico (HCl) a diferente concentración (1M, 2M, 3M, 4M y 5M).
Se usará siempre un volumen de 2mL (±0.1) como medio de control para cada repetición experimental. Para preparar la disolución de HCl.
- Se disolvió 0.365mL de Ácido Clorhídrico en 10mL de agua.
- Con la Jeringa de 20mL, se agregó 10mL (±0.5) de Agua destilada en el vaso de precipitación de 100mL.
- Se midió, con la jeringa de 5mL, 0.365mL (±0.1) de ácido Clorhídrico se vertió en el vaso con agua destilada y se mezcló mediante agitación. Obteniendo así una disolución de HCl 1M.
El proceso se repitió en otros 4 vasos de precipitación de 100mL, variando el volumen de ácido (0.876mL, 1.314mL, 1.752mL y 2.19mL) (±0.1) para formar las concentraciones (2M, 3M, 4M y 5M) respectivamente.
- Se preparó la solución buffer de Ácido Acético (CH3COOH) y Acetato de Sodio (CH3COONa).
- Se realizó una solución de 200mL (±0.5) de (CH3COOH) y 200mL (±0.5) de (CH3COONa) 1.22M.
- Para ello se diluyo 20g de (CH3COONa) en 200mL (±0.5) de agua destilada en un balón aforado de 250mL disolviéndolo mediante agitación.
- Se vertió 200mL (±0.5) de ácido acético (CH3COOH) 1.2M preparado anteriormente en un vaso de precipitación de 500mL y se agregó 200mL (±0.5) de ácido acético 0.8M.
El pH registrado por el pH-metro fue de 4.71 para comprobar los resultados usé la fórmula de HENDERSON-HASSELBALCH:
[pic 10]
[pic 11]
Donde:
[pic 12]
En la solución buffer tras mezclar ambos componentes obtenemos que:
El ácido se obtuvo de vinagre por lo que su concentración se encuentra al 10%
Es decir, 10g por cada 100Ml, si usamos 200mL Su concentración será:
[pic 13]
[pic 14]
[pic 15]
[pic 16]
El pKa corresponde a:
[pic 17]
Reemplazando en la fórmula los datos obtenidos:
[pic 18]
[pic 19]
[pic 20]
El resultado conlleva variaciones muy pequeñas indicando algún fallo instrumental o de medición, también pudo ser causado debido a que las sustancias químicas utilizadas, son comerciales y por lo tanto su grado de pureza es bajo. Sin embargo, la poca varianza indica que realicé el procedimiento adecuadamente.
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