Soluciones Amortiguadoras o Buffers
1
Acids
Acids = Bases
Acids > Bases
Acids
Fuente: Chemistry, The Central Science, 11th edition
Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay, Jr.; and Bruce E. Bursten
BUFFERS
Mezcla de un ácido y su base conjugada.
Solución de Buffer resiste cambios en el pH
cuando se añaden ácidos o bases o cuando hay
una disolución.
Mezclan:
A moles de acido débil + B moles de base conjugada.
Encontrar:
• moles de ácido que permanecen cercanos a A, y
moles que permanecen cercanos a B
Hay poca reacción.
HA H+ + A- Principio de Le Chatelier
¿Por qué un buffer resiste a cambiar el pH cuando
se añaden pequeñas cantidades de un ácido o base
fuerte?
El ácido o base son consumidos
por A- o HA respectivamente
A buffer tiende a resistirse a cambiar de pH.
Buffer después de adicionar
H3O+
Buffer con iguales concentraciones de ácido y base
conjugada
Buffer después de adicionar OH
FUNCIONAMIENTO DE UN BUFFER O AMORTIGUADOR
Como trabaja un buffer
Considerar que se añade H3O+ o OH- al agua químicamente pura
y también a un buffer
Para 0.01 mol H3O+ a 1 L agua:
[H3O+] = 0.01 mol/1.0 L = 0.01 M pH = -log([H3O
+]) = 2.0
Entonces , el cambio en el pH de agua pura : DpH = 7.00 – 2.00 = 5.0
Para el sistema H2CO3- / HCO3
- :
pH del buffer = 7.38
Adición de 0.01 mol H3O+ cambia pH a 7.46
Entonces el cambio en el pH del buffer: DpH = 7.46 – 7.38 = 0.08 !!!
Como trabaja un buffer
EJEMPLO PRACTICO
Considerar un buffer hecho de ácido acético y acetato de sodio:
CH3COOH(aq) + H2O(l) CH3COO-(aq) + H3O
+(aq)
Ka = o [CH3COO-] [H3O
+]
[CH3COOH]
[CH3COOH]
[CH3COO-] [H3O
+] = Ka x
Como trabaja un buffer.
Dicho buffer contiene 0.25 mol de acido acético y 0.25 mol de
acetato de sodio por litro de solución.
a) Determinar el pH del buffer.
b) Determine el pH después de que 1.00 mL de HCl concentrado
(12.0 M) es añadido al buffer?
c) ¿Cuál sera el pH de 300.00 mL de agua pura si el mismo ácido
es añadido?
d) ¿Cuál será el pH del buffer después de que se le añade 1.00 mL de
NaOH concentrado (12.0 M) ?
e) ¿Cuál será el pH de 300.00 mL de agua pura si la misma base es
añadida ?
Como trabaja un buffer.
a) pH = -log[H3O+] = -log(1.8 x 10-5) = pH = 4.74 antes de añadir ácido!
[H3O+] = Ka x = 1.8 x 10-5 x
[CH3COOH]
[CH3COO-] (0.25)
(0.25) = 1.8 x 10-5
Solucionario:
a) Tanto el ácido como la base conjugada tienen la misma
concentración ,entonces:
Como trabaja un buffer
b) Después de que el ácido es añadido al buffer :
Conc. (M) CH3COOH(aq) + H2O(aq) CH3COO- + H3O+
Inicial 0.250 ---- 0.250 0
Cambio +0.012 ---- -0.012 0.012
Equilibrio 0.262 ---- 0.238 0.012
Resolviendo para la cantidad ionizada:
Inicial 0.262 ---- 0.238 0
Cambio -x ---- +x +x
Equilibrio 0.262 - x ---- 0.238 + x x
Asumiendo: 0.262 - x = 0.262 & 0.238 + x = 0.238
pH = -log(1.982 x 10-5) = 5.000 - 0.297 = 4.70 Después de que el ácido es añadido!
Conc. (M) CH3COOH(aq) + H2O(aq) CH3COO- + H3O+
[CH3COOH]
[CH3COO-] [H3O
+] = Ka x =1.8 x 10-5 x (0.262)
(0.238) = 1.982 x 10-5
Como trabaja un buffer
c) 1.00 mL conc. HCl 12M
• 1.00 mL x 12.0 mol/L = 0.012 mol H3O+
Añadido a 300.00 mL de agua :
0.012 mol H3O+
301.00 mL soln. = 0.0399 M H3O
+ pH = -log(0.0399 M)
pH = 1.40 sin buffer!
Como trabaja un buffer
d) Añadimos 1.0 mL de una base concentrada 12.0 M NaOH a nuestro
buffer , y entonces veremos lo que sucede:
: 1.00 mL x 12.0 mol OH-/1000mL = 0.012 mol OH-
Este reducirá la cantidad de ácido presente y forzará al equilibrio a
producir más ion hidronio para reemplazar lo que se ha neutralizado
por la adición de una base!
Conc. (M) CH3COOH(aq) + H2O(aq) CH3COO- + H3O+
Initial 0.250 ---- 0.250 0
Change - 0.012 ---- +0.012 +0.012
Equilibrium 0.238 ---- 0.262 +0.012
Asumiendo:
0.262 + x = 0.262 & 0.238 - x = 0.238
[H3O+] = 1.8 x 10-5 x = 1.635 x 10-5 0.238
0.262
pH = -log(1.635 x 10-5) = 5.000 - 0.214 = 4.79 Después que se añade base!
Como trabaja un buffer
e) Por adición de 1.00mL de base a 300.00 mL de agua pura se puede
encontrar la concentración del ion hidróxido:
301.00 mL
0.012 mol OH-
[OH-] = = 3.99 x 10-5 M OH-
La concentración del ion hidógeno es :
[H3O+] = = = 2.506 x 10-10
Kw
[OH-]
1 x 10-14
3.99 x 10-5 M
pH = -log(2.5 6 x 10-10) = 10.000 - 0.408 = 9.59 con 1.0 mL de
base en agua pura!
En resumen:
Buffer solo pH = 4.74
Buffer con 1.0 mL ácido pH = 4.70 Base sola, pH = 9.59
Buffer con 1.0 mL base pH = 4.79 Acido solo, pH = 1.40
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