Informe de Práctica sobre soluciones amortiguadoras y estabilidad del pH

UNIVERSIDAD CIENTÍFICA DEL SUR

CARRERA(S): Medicina Humana PRÁCTICA DE LABORATORIO CURSO: Química General PROFESOR(A): Colombo Ostos, Nina Margarita

INFORME DE PRÁCTICA

PRÁCTICA Nº: 14 TÍTULO: Soluciones amortiguadoras

INTEGRANTES:

• Caytuiro Zanabria, Marianeth de los Angeles - 100161342@cientifica.edu.pe - 100%
• Flores Arone, Cristhel Vanessa - 100158850@cientifica.edu.pe - 100%
• Juarez Jamanca, Vanessa Geraldine - 100161670@gmail.com - 100%
• Zapata Rivera, Adriana Abigail - 100164115@cientifica.edu.pe - 100%

HORARIO DE PRÁCTICA FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: 1 de Julio de 2024 FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 6 de Julio de 2024 LIMA, PERÚ 2024

I. Objetivos

• Preparar soluciones amortiguadoras determinando el valor del pH experimental.
• Comprobar experimentalmente la eficiencia de una solución amortiguadora frente a los cambios de pH por adición de ácidos o bases.

II. Marco Teórico

Ácidos y bases

Las soluciones se clasifican como ácidas o básicas de acuerdo con su concentración de iones hidrogeno relativa al agua pura. Ácidos: son compuestos que contienen hidrogeno y pueden disolverse en el agua liberando iones de hidrogeno a la solución. Por ejemplo, el ácido clorhídrico (HCI) se disuelve en el agua de la siguiente manera HCL -> H(aq) + Cl(aq) Bases: son compuestos que se disuelven en agua liberando iones hidroxilo (OH-) a la solución. Por ejemplo, una base típica es el hidróxido de sodio (NaOH). NaOH -> Na(aq) + OH(aq) Las concentraciones de H+ y OH con frecuencia son números muy pequeños, por lo que es difícil trabajar con estos valores, en 1909 Soren Sorense propuso una medida más practica denominado pH. PH: los ácidos y bases están relacionados con la concentración de iones de hidrógeno presentes. Por consiguiente, la acidez o alcalinidad de una solución pueden ser medida por su concentración de iones de hidrógeno. El pH de una solución se define como el logaritmo negativo de la concentración del ion hidrógeno (en mol/L): pH =- log(H +) = log H+ 1 Como se conoce la disociación de bases y ácidos débiles están expresados como iones, una vez que se encuentran en un equilibrio químico la velocidad de una reacción está dirigida por la constante de equilibrio que presentan valores exponenciales. Por ejemplo: Ka (CH3COOH) = 1,8 x 10-5 Ka (triptófano) = 4,7 x 10-10y 4,5 × 10-3 Kw (agua) = 1,0 x 10-14 Sorensen propuso un sistema para trabajar con datos positivos que avancen en progresión aritmética, estableciendo el valor encontrado para la disociación del agua, mediante una escala del pH que va del cero al catorce.

The pH scale

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 acidic neutral alkaline

Cuadro 2.1 PH de soluciones cotidianas

Métodos para determinar el pH

• Método calorimétrico Es el método más sencillo y se utiliza para medir indicadores de pH que se pueden encontrar en diferentes presentaciones con propiedades particulares para medir rangos de pH específicos. Consiste en el empleo de indicadores alcalinos o ácidos débiles de poca disociación que cambian de color según el pH de la solución.

• Método potenciométrico Mide una diferencia de potencial eléctrico en milivoltios entre un electrodo de referencia, que lleva en su interior una solución de referencia, y otro electrodo generalmente de vidrio, que es sensible a los H+ de la solución del suelo que pasan a través de una membrana de vidrio poroso especial, de 1mm de diámetro. La parte externa del electrodo es la sensible y la interna es de referencia.

Soluciones amortiguadoras

Son soluciones formadas por ácidos o bases débiles y su sal. Tienen la capacidad de amortiguar o equilibrar los cambios de pH que se producen en la solución al agregar ácidos o bases sobre ella. Nuestro organismo cuenta con un sistema amortiguador intracelular y extracelular. Estas soluciones se usan en: Preparación de soluciones estándar (determinación potenciométrica del pH)

• Mantenimiento de una concentración de H+ necesaria para la actividad óptima de una reacción química o bioquímica.

Ecuación de Henderson-Hasselbach

es una expresión utilizada en química para calcular el pH de una disolución reguladora, o también, a partir del pKa o el pKb (obtenidos de la constante de disociación del ácido o de la constante de disociación de la base) y de las concentraciones de equilibrio del ácido o base y de sus correspondientes base o ácido conjugado, respectivamente. pH = pKa + log [A(ac)] [HA(ac)]

Amortiguadores biológicos de pH

Son sistemas acuosos que pueden resistir los cambios de pH cuando se agregan cantidades pequeñas de ácidos(H+) o bases (OH-). Consiste en un par de ácido-base conjugada que actúan como dador o receptor de protones respectivamente. Un amotiguadro de pH es una solución que tiende a resistir los cambios en su pH cuando se añade ácido y también son los sistemas encargados de evitar grandes variaciones del valor de pH son los denominados "amortiguadores, buffer o tampones". Son por lo general soluciones de ácidos débiles y de sus bases conjugadas o de bases débiles y sus ácidos conjugados.

III. Resultados:

Cuadro 14.3 Determinación de pH de las muestras

- Usando las fórmulas: [H+] = 10-PH [OH-] = 10-POH PH + POH = 14

1. HCL: 0,5 + POH = 14 -> POH= 13,5
2. CH3COOH: 2,2 + POH = 14 -> POH= 11,8
3. NaOH: 13 + POH = 14 -> POH= 1
4. NH4OH: 10,5 + POH = 14 -> POH= 3,5
5. Agua destilada: 7,6 + POH = 14 -> POH= 6,4
6. Agua potable: 6,6 + POH = 14 -> POH= 7,4 -
7. Saliva: 7 + POH = 14 -> POH= 7
8. Zumo de limón: 1,7 + POH = 14 -> POH= 12,3
9. Sal de Andrews: 5,3 + POH = 14 -> POH= 8,7
10. Coca-Cola: 1,8 + POH = 14 -> POH= 12,2
11. Leche de magnesia: 10,1 + POH = 14 -> POH= 3,9

Agua destila AGUA

Cuadro 14.4 Viraje de indicadores dentro de un rango de pH

• Rojo de metilo: Vira de rojo/ rosa en acido (HCI) a amarillo en base (NaOH).
• Azul de bromotimol: Vira de amarillo en acido (HCI) a azul en base (NaOH).
• Fenolftaleína: Vira de incoloro en acido (HCI) a rosa en base (NaOH).

Cuadro 14.6 Preparación de buffer acetato

1. pKa =- log (1.8x10-5) = 4,74 Volumen total = 9 mL + 1 mL = 10 mL [CH3COOH] = 0.1 M x 9mL / 10mL = 0.09 M [CH3COONa] = 0.1 M x 1mL / 10mL = 0.01 M [usando la ecuación Henderson - Hasselbach] pH = 4.74 + log (0.01 M / 0.09 M) pH = 4.74 + log (0.111) pH = 4.74 - 0.954 pH teórico = 3.79 (repitiendo el mismo procedimiento para los dos tubos siguientes)
2. pH teórico = 4.74
3. pH teórico = 5.69

IV. Discusión

• ¿ El rango de viraje de los indicadores coincide con los rangos de viraje reportados teóricamente en la literatura? El rango de los virajes indicadores de pH coincide con el de viraje teóricamente reportados, esto significa que los utilizados en el experimento mostraron cambios de color esperados en el rango de pH correspondiente, lo cual es importante ya que determina si los resultados obtenidos son precisos y confiables en la determinación del pH de una solución, que los indicadores de pH hayan mostrado un viraje consistente con la teórica respalda la validez y confiablidad de los resultados obtenidos durante el experimento.
• ¿ Cuál es la forma más exacta de medir el pH de una solución: tira de papel indicador universal o pH-metro? La forma más exacta para medir el pH es usando un pH metro y dos electrodos, uno de referencia y otro de cristal. Un pH metro es un voltímetro que posee dos electrodos; éstos al ser sumergidos en una solución, generan una corriente eléctrica. Esta corriente eléctrica dependerá de la concentración de iones de hidrógeno que presente la solución. El pH metro mide la diferencia de potencial entre el electrodo de referencia (Ag+/AgCl) y el de cristal que es sensible a los iones de hidrógeno. Para obtener con exactitud el pH de una solución, se debe calibrar el pH metro con soluciones llamadas buffer o tampones que mantienen casi invariable el pH de una solución cuando a ésta se le agrega ácido o base o la solución se diluye
• ¿ En qué condiciones la capacidad amortiguadora de una solución buffer funciona con efectividad? La capacidad amortiguadora de una solución en buffer refiere a la cantidad adicionada de ácido o base que puede ser neutralizada sin que se produzca un cambio apreciable de su pH, para que su capacidad amortiguadora funcione con efectividad es necesario que cumpla varias condiciones, el ph de la solución es crucial. Un buffer es más eficaz en el medio de su rango amortiguador cuando la concentración del ácido débil y la base conjugada son iguales y el pH es igual al pKa. A medida que aumenta la diferencia entre las cantidades de ácido débil y base, el buffer se vuelve menos eficaz. Idealmente, las concentraciones de ambos componentes deben estar en el rango de 0.1 a 10 veces más la concentración del ion hidronio (H3O+) o del ion hidróxido (OH-) agregado a la solución. Estas concentraciones adecuadas permiten que el buffer tenga una capacidad de amortiguación efectiva.

V. Conclusión

• Las soluciones amortiguadoras desempeñan un papel crucial en la estabilidad del pH frente a cambios provocados por ácidos o bases fuertes en diversos procesos químicos y biológicos. Estas soluciones se basan