soluciones buffer, tampon o amortiguadoras

Soluciones buffers, tampones o

“amortiguadoras”

Un sistema amortiguador es una solución que puede

prácticamnte mantener el pH constante frente a la

adición de grandes o moderadas cantidades de ácidos

o bases fuertes, es decir, es una solución que contiene

especies que neutralizan los cambios de pH.

Soluciones buffers, tampones o

“amortiguadoras”

Para que un ser vivo se conserve saludable, muchos de los

fluidos del organismo deben mantener su pH dentro de

límites muy estrechos de variación.

Este objetivo se cumple mediante la creación de un

sistema amortiguador.

Soluciones buffers, tampones o

“amortiguadoras”

Generalmente un sistema amortiguador es una

solución de un ácido débil y base conjugada

Ejemplos:

• ácido acético/acetato: HAc/Ac-

• Ión amonio/ amoniaco: NH4

+/NH

3

• ácido fosfórico/fosfato diácido: H3PO

4/H

2PO

4

2-

CH3COOH H+ + CH3COO-

Ka =[H+] [ CH3COO- ]

[CH3COOH]

[H+] =Ka [ CH3COOH ]

[CH3COO -]

pH = pKa + log[ CH3COO- ]

[CH3COOH]

Ecuación de Henderson Hasselbach

Capacidad de una solución amortiguadora

Capacidad amortiguadora: cantidad de ácido o base que el

tampón es capaz de neutralizar, antes de que cambie su pH y

depende de las cantidades de ácido y su base conjugada de

las que está formado el tampón.

El intervalo de pH de una sistema amortiguador depende de:

• La pka del ácido

• Las concentraciones relativas de la base y del ácido en la

solución. Mientras mayor sea la concentración, mayor será la

resistencia al cambio de pH.

¿Cómo funciona una solución amortiguadora?

Ácido agregado

Ácido agregado

[A-] = [HA]

pKa =pH

pH = pKa + log [ CH3COO- ]

[CH3COOH]

HA A-HA A-

HA A-

H+ OH-

Varía la relación [A-]/[HA] que “amortigua” la variación de pH

[A-] > [HA]

pKa > pH

[A-] < [HA]

pKa < pH

pH = 5 + log (0.3/0.5)

pH = 4.8

Ejemplo: Ka = 10-5

[HA] = [A- ] = 0.4M

0.1 molHA A-

0.3 0.5

HA A-

0.5 0.3

pH = 5 + log (0.5/0.3)

pH = 5.22

0.1 mol

HA A-

0.4 0.4

pH = pKa

pH = 5

pH=1 H+ H2O OH- pH=13

pH=70.1 mol 0.1 mol

H+ OH-

pH = pKa ± 1

Características importantes de una disolución

buffer

• Un buffer funciona sólo si las dos especies del par ácido-

base conjugados están presentes.

• Rango de amortiguación: intervalo de pH en el que

funciona amortiguando los cambios de pH.

pH = pKa + log [ CH3COO- ]

[CH3COOH]

pH = pKa + 1 pH = pKa - 110

1

[A-]

[HA]=

1

10

[A-]

[HA]=

El intervalo de pH depende de la naturaleza del ácido (Ka)

Capacidad amortiguadora

El número de moles de ácido o base fuertes

que ocasiona un cambio de 1 unidad de pH en

1 litro de solución:

dCb dCa= =-dpH dpH

Capacidad amortiguadora:

Depende de:

1) Las concentraciones del ácido y la base.

A mayor concentraciones totales, tolerará mayor cantidad

de ácido o base sin agotarse → mayor capacidad.

2) La relación de concentraciones ácido o base.

Regula mejor el agregado de H+: A- + H+ = HA

Regula mejor el agregado de OH-: HA + OH- = A- + H2O

10

1

[A-]

[HA]=

1

10

[A-]

[HA]=

La capacidad de un buffer ( ) es máxima a

pH = pKa

log [ A- ]

[HA]

-1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 1.2

Preparación de soluciones buffer

Ácido débil + base conjugada (sal): HAc + NaAc, HF + KF

Base débil + ácido conjugado (sal): NH3 + NH4Cl

Ácido débil + base fuerte (en defecto):

HAc + OH- = Ac- + H2O

NH4+ + OH- = NH3 + H2O

Base débil + ácido fuerte (defecto)

NH3 + H+ = NH4+

Ac- + H+ = HAc