ESTUDIO
DE LA
CAPACIDAD AMORTIGUADORA DE DISOLUCIONES REGULADORAS
FUNDAMENTO DE LA PRÁCTICA
En
esta experiencia prepararemos una disolución reguladora, determinaremos su pH y
analizaremos su capacidad amortiguadora, midiendo la variación de pH que
experimenta dicha disolución al adicionarle pequeñas cantidades de un ácido
fuerte y de una base fuerte.
Una disolución reguladora,
también llamada amortiguadora o disolución tampón, es aquella en la que el pH
permanece relativamente constante cuando
se le agregan pequeñas cantidades de un ácido o una base fuertes. Las
disoluciones reguladoras tienen dos componentes y están formadas por:
-
Un ácido débil (HA) y una sal de este ácido que
contenga su base conjugada (Aˉ). Un ejemplo de tampón ácido es una disolución con
concentraciones similares de ácido acético (CH3COOH) y acetato de
sodio (NaCH3COO).
-
Una
base débil (B) y una sal de esta base que contenga su ácido conjugado (BH+).
Un ejemplo de tampón básico es una disolución con concentraciones similares de
amoniaco, NH3, y cloruro de amonio, NH4Cl.
La especie ácida de la disolución reguladora se
denomina “reserva ácida” mientras que la parte básica de la disolución
reguladora se denomina “reserva básica o alcalina”. La
capacidad amortiguadora depende de la cantidad (concentración) de reserva ácida
y básica que tenga la disolución reguladora.
FUNDAMENTO
TEÓRICO
Una disolución reguladora, amortiguadora o tampón está formada por un ácido débil y una sal que
contenga su base conjugada, o bien por
una base débil y una sal que contenga su ácido conjugado. Ambos componentes
deben estar presentes.
La
disolución reguladora tiene la capacidad de resistir los cambios de pH cuando
se adicionan pequeñas cantidades de un ácido o de una base fuertes. Una
disolución amortiguadora debe contener una concentración relativamente grande
de ácido para reaccionar con los iones hidroxilo que se le añadan; y también
debe contener una concentración semejante de base para neutralizar los iones
hidronio que se le añadan. La cantidad de ácido o base que se puede agregar a
una disolución amortiguadora antes de cambiar de forma significativa su pH se
denomina capacidad amortiguadora.
En
una disolución reguladora que contiene ácido acético y acetato de sodio, ambas
especies se disocian para dar iones acetato (ión común). El acetato de sodio es
un electrolito fuerte, y se disocia por completo en
disolución, mientras que el ácido acético es un ácido débil, y se disocia sólo
en parte.
De
acuerdo con el principio de Le Châtelier la adición de iones acetato,
provenientes del acetato de sodio, disminuye la disociación del CH3COOH
(efecto de ión común). Por ello, puede considerarse que:
-
La
concentración del anión acetato en el equilibrio, es prácticamente igual a la
concentración inicial de la sal: [CH3COOˉ]k
≈ [sal]o
-
Por
la misma razón, la concentración de CH3COOH en el equilibrio es
prácticamente igual a la adicionada inicialmente: [CH3COOH]k ≈
[ácido]o
Se observa que el pH depende de la relación de
concentraciones de la sal y del ácido y, por consiguiente, no ha de variar con
la dilución, porque la citada relación permanecerá invariable entre ciertos
límites.
Si
a esta disolución reguladora se le añade una pequeña cantidad de ácido, aunque
éste sea fuerte, la base conjugada de la disolución reguladora (iones CH3COOˉ)
consumirá los iones H3O+ procedentes del ácido de acuerdo
con el equilibrio:
Si,
por el contrario, se adiciona una base, la reserva ácida de la disolución
reguladora (ácido acético) neutralizará los iones HOˉ
procedentes de la base según el siguiente equilibrio:
Estas
reservas básicas y ácidas constituyen el fundamento del poder amortiguador de
las disoluciones tampón. La capacidad amortiguadora depende de la cantidad de
ácido y de base conjugada que tenga la disolución.
Algunas
disoluciones reguladoras comunes son:
-
ácido acético/ión acetato (sal de sodio o
potasio), CH3COOH(ac)/CH3COO⁻(ac)
-
ácido fluorhídrico/ión fluoruro (sal de
sodio o potasio), HF(ac)/F⁻(ac)
-
cloruro de amonio/amoniaco, NH4+(ac)/NH3(ac)
-
ácido
láctico/ión lactato (sal de sodio o potasio), C3H5O3H(ac)/C3H5O3⁻(ac)
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