buffers_

CURVA DE TITULACIÓN

SOLUCIONES AMORTIGUADORAS

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

mL de NaOH añadidos

pH

CURVA DE TITULACIÓN DE UN ÁCIDO DÉBIL

pH = pKa = 4.75

Punto final de la titulación

REPRESENTACIÓN GRÁFICA QUE MUESTRA EL CAMBIO DE pH QUE SUFRE UNA SOLUCIÓN DE ÁCIDO DÉBIL, CUANDO SE LE ADICIONAN CANTIDADES CRECIENTES DE UNA BASE FUERTE

PERMITE DETERMINAR EL VALOR DEL pKa DE UN ÁCIDO DEBIL.

Punto medio de la titulación

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

mL de NaOH añadidos

pH

MUESTRA QUE AL ADICIONAR UNA BASE FUERTE A UNA SOLUCIÓN DE ÁCIDO DÉBIL, SE GENERAN “SOLUCIONES BUFFER” CON DIFERENTE EFICIENCIA AMORTIGUADORA.

pH = pKa = 4.75

100% [ CH3COO-]

100% [ CH3COOH]

[ CH3COOH] = [ CH3COO-]

[ CH3COOH] > [ CH3COO- ] [ CH3COO- ] > [ CH3COOH]

BUFFER CON LA MAXIMA CAPACIDAD AMORTIGUADORA

CURVA DE TITULACIÓN DE UN ÁCIDO DÉBIL

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

mL de NaOH añadidos

pH

LA CURVA MUESTRA UNA ZONA COMPRENDIDA ENTRE pKa ± 0.5 DONDE EL ÁCIDO ACÉTICO AL ADICIONARLE UNA BASE FUERTE, GENERA “SOLUCIONES BUFFER” CON UNA ACEPTABLE EFECTIVIDAD AMORTIGUADORA, ESA REGIÓN DE pH SE DENOMINA ”ZONA TAMPONANTE”.

pH = pKa = 4.75[ CH3COOH] = [ CH3COO-]

[ CH3COOH] > [ CH3COO- ] [ CH3COO- ] > [ CH3COOH]

BUFFERS INEFICIENTES VS BASES

BUFFERS EFICIENTES VS ÁCIDOSBUFFERS EFICIENTES VS BASES

BUFFERS INEFICIENTES VS ÁCIDOS

Región tamponante

CURVA DE TITULACIÓN DE UN ÁCIDO DÉBIL

+HA

H + A-ACIDO DEBIL BASE

CONJUGADA

SOLUCIONES BUFFERS

IMPORTANCIA DEL pH

CAMBIOS DE pH EN EL PLASMA SANGUÍNEO DE LOS MAMÍFEROS EN 0.2 A 0.4 UNIDADES DE pH PUEDEN CAUSAR SERIOS TRASTORNOS AL ORGANISMO E INCLUSIVE PROVOCAR LA MUERTE .

POR ELLO, ES NECESARIO LA PRESENCIA DE UN SISTEMA CAPAZ DE NEUTRALIZAR CUALQUIER INCREMENTO O DISMINUCIÓN EN LA [ H+ ].

LAS SOLUCIONES BUFFERS GARANTIZAN UN CONTROL EFICIENTE DEL pH FISIOLÓGICO EN LOS DIVERSOS LÍQUIDOS CORPORALES COMO SANGRE, LINFA, LIQUIDO INTERSTICIAL, ETC

SOLUCIONES “BUFFER”

UNA SOLUCIÓN ACUOSA QUE CONTIENE, EN EQUILIBRIO, UNA MEZCLA DE DOS INGREDIENTES: UN ACIDO DÉBIL Y SU BASE CONJUGADA.

ESTA SOLUCIÓN RESISTE LA ADICIÓN DE ÁCIDOS FUERTES O DE BASES FUERTES MOSTRANDO CAMBIOS MUY PEQUEÑOS EN SU pH.

+HA H + A-

ACIDO DEBILBASE

CONJUGADA

MECANISMO DE ACCIÓN DE LAS SOLUCIONES “BUFFER”

AL ADICIONAR UN ACIDO FUERTE, LOS IONES [ H+ ] DEL ÁCIDO SON ACEPTADOS POR LA BASE CONJUGADA [ A- ] CONVIRTIÉNDOLOS EN UN ÁCIDO DÉBIL [ HA], EL CUAL POR SU ESCASA DISOCIACIÓN LIBERA MUY POCOS IONES [H+ ], REFLEJÁNDOSE EN UNA DISMINUCIÓN LEVE DEL pH.

+HA H + A-

ACIDO DEBILBASE

CONJUGADA

H+

HA H+ A-+

MECANISMO DE ACCIÓN DE LAS SOLUCIONES “BUFFER”

AL ADICIONAR UNA BASE FUERTE, LOS IONES [ OH- ] DE LA BASE SON ACEPTADOS POR EL ÁCIDO DÉBIL [ HA ] CONVIRTIÉNDOLOS EN UNA BASE DÉBIL [ A- ], LA CUAL POR SU ESCASA DISOCIACIÓN LIBERA MUY POCOS IONES [OH- ], REFLEJÁNDOSE EN UN INCREMENTO LEVE DEL pH.

+HA H + A-

ACIDO DÉBIL BASE CONJUGADA

OH-

H2O HAA- OH-+ +

CAPACIDAD AMORTIGUADORA

AUNQUE UN BUFFER TIENE LA CAPACIDAD DE MINIMIZAR LOS CAMBIOS DE pH OCASIONADOS POR LA ADICIÓN DE ÁCIDOS O BASES FUERTES, SÓLO PUEDEN ACEPTAR UN DETERMINADO VOLÚMEN DE ÁCIDO O DE BASE.

ESTA CAPACIDAD DE AMORTIGUAMIENTO ESTÁ LIMITADA POR LA CONCENTRACIÓN DE LOS INGREDIENTES.

LA CAPACIDAD AMORTIGUADORA ES LA CANTIDAD DE MILILITROS DE ACIDO FUERTE QUE HAY QUE AÑADIRLE A UN LITRO DE BUFFER PARA QUE SU pH DISMINUYA EN UNA UNIDAD, O LA CANTIDAD DE MILILITROS DE BASE FUERTE QUE NECESARIAS PARA QUE UN LITRO DE BUFFER INCREMENTE SU pH EN UNA UNIDAD.

CAPACIDAD AMORTIGUADORA

BUFFER pH = X - 1

BUFFER pH = X 1

Litro

BUFFER pH = X + 1

¿ mL NaOH ?¿ mL HCl ?

CAPACIDAD AMORTIGUADORA

LA FUNCION DE UN BUFFER ES SOPORTAR LA ADICIÓN DE ÁCIDOS FUERTES Y BASES FUERTES, POR LO TANTO, SEGÚN LA ECUACIÓN DE HENDERSON-HASSELBALCH,

EL BUFFER MAS EFICIENTE SERA AQUEL CUYO :

pH = pKa

PORQUE EN ESE PUNTO :

[ HA ] = [ A- ]

Y SOPORTA LA MISMA CANTIDAD DE ACIDO O DE BASE.

CAPACIDAD AMORTIGUADORA

SI EL pH DEL BUFFER ES MENOR QUE EL pKa DEL ÁCIDO QUE LO FORMA, ENTONCES :

BUFFER EFICIENTE CONTRA BASES

[ HA ] > [ A- ]

BUFFER INEFICIENTE CONTRA ACIDOS

CARACTERISTICAS DEL BUFFER

CAPACIDAD AMORTIGUADORA

SI EL pH DEL BUFFER ES MAYOR QUE EL pKa DEL ÁCIDO QUE LO FORMA, ENTONCES :

BUFFER EFICIENTE CONTRA ACIDOS

[ A- ] > [HA ]

BUFFER INEFICIENTE CONTRA BASES

CARACTERISTICAS DEL BUFFER

CAPACIDAD AMORTIGUADORA

REGION TAMPONANTE

pKa

pKa- 0.5 pKa + 0.5

pH

ESTA ZONA QUEDA COMPRENDIDA EN EL RANGO pKa 0.5

AQUELLA REGIÓN DE pH EN LA QUE UN ÁCIDO DÉBIL PUEDE USARSE PARA PREPARAR SOLUCIONES BUFFERS CON UNA ACEPTABLE EFICIENCIA AMORTIGUADORA.

CAPACIDAD AMORTIGUADORA

H3PO4

H2PO4-H+ +

HPO4-2

PO4 -3H+ +

Ka1 = 7.5 x 10-3 moles/L

H2PO4 -HPO4

-2H+ +

Ka2 = 6.2 x 10-8 moles/L

Ka3 = 2.2 x 10-13 moles/L

Determinación de pKa