Definición: una solución buffer/amortiguadora/tampón es aquella solución capaz de resistir cambios en el ph, frente a el agregado de pequeñas

Transcripción

1 SOLUCIONES AMORTIGUADORAS

2 Definición: una solución buffer/amortiguadora/tampón es aquella solución capaz de resistir cambios en el ph, frente a el agregado de pequeñas cantidades ácidos o bases. Cuáles son los componentes esenciales que debe tener un buffer para cumplir su función?

3 NO SE UTILIZAN ÁCIDOS Y BASES FUERTES Se utilizan los componentes de un par conjugado débil para que no haya neutralización cruzada y exista amortiguación amortiguación.. Existe un efecto del ión común

4 Sistemas Buffer posibles Ácido débil/sal Ácido acético/acetato Ácido fosfórico/dihidrogeno fosfato Base Débil/Sal Amoniaco/cloruro de amonio Tris/Tris HCl Sistema salino (ácido/base polipróticos) Dihidrogeno fosfato/hidrogeno fosfato Carbonato/Bicarbonato Succinatos, citratos Anfolitos Aminoácidos Proteínas

5 MECANISMOS DE AMORTIGUACIÓN (Identificar y) Escribir el equilibrio con el que trabaja el Buffer Propiedades a/b de cada componente Ka Agregado de ácido/base Cuál es la especie que responderá? Hacia donde se desplaza el equilibrio?

6 1. Acido debil debil--sal CH3COOH/ CH3COOEquilibrio con el que trabaja el Buffer CH3COOH CH3COO-+ H+ Ka=1,8x10-5 Frente a el agregado de ÁCIDO CH3COOH CH3COO- + H+ Frente a el agregado de BASE CH3COOH CH3COO- + H+

7 2. Base débildébil-sal: NH3/NH4+ Equilibrio con el que trabaja el Buffer NH3 + H2O NH4++OH- Frente al agregado de un ÁCIDO NH3 + H2O NH4++ OH- Frente al agregado de una BASE NH3 + H2O NH4++ OH- Kb=1,8x10-5

8 3. Sistema salino: Sales de ácidos poliproticos Ácido fosfórico. fosfórico. Ácido Carbónico. H2CO3 HCO3- + H+ HCO3- CO32- + H+ Ka1=4,3x10-7 Ka2=5,6x10-11 Ácido Succinico COOHCH2CH2COOH COOHCH2CH2COO- + H+ Ka1=6,31x10-5 COOHCH2CH2COO- COOCH2CH2COO2- + H+ Ka2=2,51x10-6

9 4. Anfolitos Anfolito Molécula que dentro de ella contiene grupos ácidos (-COOH) y Anfolito: básicos (-NH2) Grupo básico Grupo ácido

10 Cálculo del ph de un buffer Al estar presente en la solución ambos componentes del par conjugado, se utiliza la ecuación de Henderson-Hasselbalch Qué determina el ph de trabajo de un buffer?

11 PARÁMETROS DE UN BUFFER

12 Rango útil Capacidad Reguladora- Máxima capacidad reguladora Molaridad Total Poder regulador (β)

13 Rango útil El rango útil es un rango de ph en el cual ese par conjugado en particular tiene cualidades amortiguadoras. Para que exista amortiguación, la relación de concentraciones entre los componentes del par conjugado tiene que ser como máximo de 10.

14 Completar la siguiente tabla, teniendo en cuenta lo estudiado hasta el momento respecto a las soluciones buffer. Justificar tu decisión N Componentes PM (g/mol) Concentración 1 Ácido clorhídrico 26 0,23g/L Cloruro de sodio 58 0,23g/L Ácido acético 60 0,15 M Acetato de sodio 82 0,95M Amoniaco 17 1g/L Cloruro de amonio 53 5g/L NaH2PO ,25M K2HPO ,01M Tris g/L Tris-HCl 157 0,5M Rango útil Relación Funciona como buffer? (Sí/No)

15 Rango útil Capacidad ReguladoraMáxima capacidad reguladora Molaridad Total Poder regulador (β)

16 Capacidad Reguladora- Máxima capacidad reguladora Se denomina capacidad reguladora a la efectividad del sistema buffer para resistir el agregados de H+/OH- y así mantener el ph del medio constante. Se habla de máxima capacidad reguladora haciendo referencia a la zona de ph en la cual el buffer funciona mejor.

17 pka determina Rango útil del sistema ph de máxima capacidad reguladora CONCLUSIONES

18 Qué sistema/s erigirías para preparar los siguientes buffer? Justificar la elección 1) ph=4 2) ph=6,8 3) ph=8,5 4) ph=2,8 5) ph=7 6) ph=9 7) ph=13,5

19 Rango útil Capacidad Reguladora- Máxima capacidad reguladora Molaridad Total Poder regulador (β)

20 Molaridad Total Representa la concentración molar total del buffer [Base] + [Acido Conjugado] = MT De este parámetro depende la vida útil del buffer. Cuanto más concentrado sea el buffer, más agregado de H+/OH- podrá resistir antes de salir de su rango útil. Importante para buffer que se utilizan en sistemas biológicos

21 Rango útil Capacidad Reguladora- Máxima capacidad reguladora Molaridad Total Poder regulador (β)

22 Poder regulador (β) Indicador de la capacidad reguladora del Buffer Definición: numero de equivalentes de ácido/base fuerte que son necesario agregar a 1L de buffer para que el ph varíe en una unidad. Qué significa β? Cómo lo interpreto? Cuál sería un β ideal?

23 PREPARACIÓN DE UN BUFFER Seleccionar el sistema buffer a utilizar ph a regular? Limitaciones en el uso? Disponibilidad/costos Calcular la relación entre los componentes Ec. Henderson Hasselbalch Molaridad total? Limitaciones biológicas Limitación experimentales Decidir Preparar el Buffer Método directo: componentes del par conjugado como reactivos puros Por neutralización: uno de los componentes como reactivo puro, el conjugado lo genero por neutralización.

24 Partiendo una solución 1M de Ácido acético, se desea preparar por el método de neutralización, una solución amortiguadora ph=4,74. A) Calcular el volumen de solución madre de ácido acético a utilizar. B) Calcular el volumen de NaOH 3M que se deberá emplear para la preparación. Cuento con todos los datos necesarios para resolver el ejercicio? 1) Utilizando la Ec. H-H, la molaridad total, el ph y pka del buffer, calcular la CONCENTRACIÓN de cada especie del par conjugado 2) Teniendo en cuenta lo calculado en 1) y el volumen de buffer a preparar, calcular los MOLES necesarios de cada especie del par conjugado. 3) Considerando lo calculado en 2), calcular el volumen de solución madre que tenga los MOLES TOTALES necesarios. 4) Calcular el volumen de solución de NaOH necesarios para neutralizar los moles de ácido calculados en 2)

25 PREPARACIÓN DE UN BUFFER - PROCEDIMIENTO Volumen de solución madre Volumen de a/b neutralizante Previo ph-metro Agitador magnético Vaso ppdo, varilla, matraz Medir volumen de solución madre, transvasar a vaso ppdo en donde quepa el volumen de a/b neutralizante. Agregar agua Inicialmente con neutralizante concentrado. Llevar a ph Cercano al ph deseado, realizar el ajuste con neutralizante diluido Llevar a volumen en matraz

26 Un caso especial: Sistemas salinos de ácidos/bases polipróticos. Identificar correctamente cual es el equilibrio que será el responsable de amortiguar el ph