Práctica 5. Dislucines reguladras V 1 PRÁCTICA 5 ESTUDIO DE LA CAPACIDAD AMORTIGUADORA DE DISOLUCIONES REGULADORAS FUNDAMENTO DE LA PRÁCTICA En esta experiencia prepararems una dislución reguladra, determinarems su ph y analizarems su capacidad amrtiguadra, midiend la variación de ph que experimenta dicha dislución al adicinarle pequeñas cantidades de un ácid fuerte y de una base fuerte. Una dislución reguladra, también llamada amrtiguadra dislución tampón, es aquella en la que el ph permanece relativamente cnstante cuand se le agregan pequeñas cantidades de un ácid una base fuertes. Las dislucines reguladras tienen ds cmpnentes y están frmadas pr: Un ácid débil (HA) y una sal de este ácid que cntenga su base cnjugada (A ). Un ejempl de tampón ácid es una dislución cn cncentracines similares de ácid acétic (CH 3 COOH) y acetat de sdi (NaCH 3 COO). Una base débil (B) y una sal de esta base que cntenga su ácid cnjugad (BH + ). Un ejempl de tampón básic es una dislución cn cncentracines similares de amniac, NH 3, y clrur de amni, NH 4 Cl. La especie ácida de la dislución reguladra se denmina reserva ácida mientras que la parte básica de la dislución reguladra se denmina reserva básica alcalina. La capacidad amrtiguadra depende de la cantidad (cncentración) de reserva ácida y básica que tenga la dislución reguladra. MATERIAL Y REACTIVOS Material 8 tubs de ensay Gradilla Pipetas Pasteur (cuentagtas) Varilla de vidri 12 trcits de papel indicadr de, aprximadamente, 5 mmx5 mm Reactivs Ácid acétic, 1 M Acetat de sódi, 1 M Hidróxid de sódi, NaOH, 0,1 M Ácid clrhídric, HCl, 0,1 M Fenlftaleína Anaranjad de metil
Práctica 5. Dislucines reguladras V 2 MÉTODO EXPERIMENTAL Preparar, en un vas de precipitads limpi, una dislución reguladra de HAc/NaAc, mezcland 10 ml de una dislución de NaAc 1 M, cn 10 ml de una dislución de HAc 1 M. A cntinuación tmar 8 tubs de ensay bien limpis y frmar cuatr parejas según se muestra en el esquema dibujad más abaj. (a) Adicinar 4 ml de la dislución reguladra preparada a cada un de ls tubs 1 a 4. (b) Adicinar 4 ml de agua a ls tubs 5 a 8. (c) Añadir ds gtas de fenlftaleína a cada un de ls tubs 1, 2, 5 y 6. (d) Añadir ds gtas de anaranjad de metil a cada un de ls tubs 3, 4, 7 y 8. Antar del clr que presenta cada dislución y determinar el ph cn papel indicadr 1 (e) A cntinuación, añadir 1 ml de HCl 0,1 M en cada un de ls tubs 1, 3, 5 y 7. (f) Finalmente, añadir 1 ml de NaOH 0,1 M en cada un de ls tubs 2, 4, 6 y 8. Antar ls cambis de clr, si ls ha habid, y determinar el nuev ph, cn papel indicadr 1 ml HCl(ac) 1 ml NaOH(ac) 1 ml HCl(ac) 1 ml NaOH(ac) (1) Dislución tampón Fenlftaleína (2) Dislución tampón Fenlftaleína (3) Dislución tampón Anaranjad de metil (4) Dislución tampón Anaranjad de metil (5) H 2 O (6) H 2 O (7) H 2 O (8) H 2 O Fenlftaleína Fenlftaleína Anaranjad de metil Anaranjad de metil Respnda a las cuestines indicadas al final de la práctica. 1 Ver tabla de indicadres en el anex
Práctica 5. Dislucines reguladras V 3 Númer de mesa: APELLIDOS: _ NOMBRE: _ 1. Cmplete el siguiente cuadr. Tub Cntenid Indicadr Clr dislución ph Reactiv añadid 1 Tampón Fenlftaleína HCl 2 Tampón Fenlftaleína NaOH 3 Tampón Anar. Metil HCl 4 Tampón Anar. Metil NaOH 5 H 2 O Fenlftaleína HCl 6 H 2 O Fenlftaleína NaOH 7 H 2 O Anar. Metil HCl 8 H 2 O Anar. Metil NaOH Clr dislución ph 2. Calcule, de manera teórica, el ph de la dislución reguladra utilizada y cmpare el resultad cn ls btenids experimentalmente. Ka (HAc) = 1,8x10 5. 3. Determine, de manera teórica, el ph de ls tubs 5 y 6 y cmpare el resultad cn ls btenids experimentalmente.
Práctica 5. Dislucines reguladras V 4 4. Escriba, ls prcess ácid base que tienen lugar en ls tubs 1, 3, 5 y 7, y explique el pr qué de cada un de ls valres de ph bservads. tubs Equilibri ácid base 1 y 3 5 y 7 5. Escriba, ls prcess ácid base que tienen lugar en ls tubs 2, 4, 6 y 8, y explique el pr qué de cada un de ls valres de ph bservads. tubs Equilibri ácid base 2 y 4 6 y 8
Práctica 5. Dislucines reguladras V 5 FUNDAMENTO TEÓRICO Una dislución reguladra, amrtiguadra tampón está frmada pr un ácid débil y una sal que cntenga su base cnjugada, bien pr una base débil y una sal que cntenga su ácid cnjugad. Ambs cmpnentes deben estar presentes. La dislución reguladra tiene la capacidad de resistir ls cambis de ph cuand se adicinan pequeñas cantidades de un ácid de una base fuertes. Una dislución amrtiguadra debe cntener una cncentración relativamente grande de ácid para reaccinar cn ls ines hidrxil que se le añadan; y también debe cntener una cncentración semejante de base para neutralizar ls ines hidrni que se le añadan. La cantidad de ácid base que se puede agregar a una dislución amrtiguadra antes de cambiar de frma significativa su ph se denmina capacidad amrtiguadra. En una dislución reguladra que cntiene ácid acétic y acetat de sdi, ambas especies se discian para dar ines acetat (ión cmún). El acetat de sdi es un electrlit fuerte, y se discia pr cmplet en dislución, mientras que el ácid acétic es un ácid débil, y se discia sól en parte. CH 3 COONa (s) + H 2 O(l) CH 3 COOH(ac) + H 2 O(l) CH 3 COO (ac) + Na + (ac) CH 3 COO (ac) + H 3 O + (ac) De acuerd cn el principi de Le Châtelier la adición de ines acetat, prvenientes del acetat de sdi, disminuye la disciación del CH 3 COOH (efect de ión cmún). Pr ell, puede cnsiderarse que: La cncentración del anión acetat en el equilibri, es prácticamente igual a la cncentración inicial de la sal: [CH 3 COO ] k [sal] Pr la misma razón, la cncentración de CH 3 COOH en el equilibri es prácticamente igual a la adicinada inicialmente: [CH 3 COOH] k [ácid] Pr cnsiguiente se puede establecer que: De dnde, K a [ CH3COO ][ H3O = [ CH COOH] 3 + + ] [ sal] [ H3O ] [ CH COOH] 3 + [ CH3COOH] [ H 3O ] = Ka ; [ sal] [ sal] ph = pka + lg [ CH COOH] 3 Se bserva que el ph depende de la relación de cncentracines de la sal y del ácid y, pr cnsiguiente, n ha de variar cn la dilución, prque la citada relación permanecerá invariable entre cierts límites. Si a esta dislución reguladra se le añade una pequeña cantidad de ácid, aunque éste sea fuerte, la base cnjugada de la dislución reguladra (ines CH 3 COO ) cnsumirá ls ines H 3 O + prcedentes del ácid de acuerd cn el equilibri: CH 3 COO (ac) + H 3 O + (ac) CH 3 COOH(ac) + H 2 O(l)
Práctica 5. Dislucines reguladras V 6 Si, pr el cntrari, se adicina una base, la reserva ácida de la dislución reguladra (ácid acétic) neutralizará ls ines HO prcedentes de la base según el siguiente equilibri: CH 3 COOH(ac) + HO (ac) CH 3 COO (ac) + H 2 O(l) Estas reservas básicas y ácidas cnstituyen el fundament del pder amrtiguadr de las dislucines tampón. La capacidad amrtiguadra depende de la cantidad de ácid y de base cnjugada que tenga la dislución. Algunas dislucines reguladras cmunes sn: ácid acétic/ión acetat (sal de sdi ptasi), CH 3 COOH(ac)/CH 3 COO (ac) ácid flurhídric/ión flurur (sal de sdi ptasi), HF(ac)/F (ac) clrur de amni/amniac, NH + 4 (ac)/nh 3 (ac) ácid láctic/ión lactat (sal de sdi ptasi), C 3 H 5 O 3 H(ac)/C 3 H 5 O 3 (ac)