CT4 - Soluciones amortiguadoras

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Equilibrio ácido base 
SOLUCIONES REGULADRAS
Equilibrio Químico Es la principal ley que rige a la química analíticaLey de acción de masa
Teorías Ácido Base BRONSTED-LORRY
Reacciones ácido-base como reacciones de transferencia de protones.
ÁCIDOS BASES CONJUGADOS: par de especies 
relacionados por la pérdida o ganancia de un H+.
Para especies neutras o iones
Constante de basicidad
Constante de acidez
Electrolitos Débiles 
Experimentan disociación reversible cuando se
disuelven en agua
Estudiar el equilibrio entre moléculas no disociadas y los 
iones de dichos electrolitos
Producto iónico del agua 
Agua pura o solución acuosa diluida
Concentración de ion Hidrógeno y pH
Relación entre Ka y Kb Ejemplo: par conjugado ácido base NH4+/NH3
Autoionización del agua
REGLA: Cuando se suman dos reacciones para dar una tercera, la constante de equilibrio de esa tercer reacción es igual al producto de las 
constantes de equilibro de las reacciones 1 y 2.
Producto iónico del agua
Ka x Kb = Kw
El producto de la Kd ácida de un ácido y la Kd
básica de su base conjugada es el producto 
iónico del agua
1 X 10 -14
Propiedades ácido base de las sales en solución 
Electrolitos más comunes ÁCIDOS, BASES Y SALES
ELECTOLITOS FUERTES
Las propiedades ácido – base de las soluciones SALINAS se debe al comportamiento de sus CATIONES y ANIONES
Reaccionan con H2O para genera H+ u OH-
HIDRÓLISISProceso por el cual el catión o anión de una SAL, siempre que proceda de un ácido o base débil, reacciona con agua generando su base o ácido conjugado
Disociación completa en iones
Las soluciones SALINAS pueden ser ácidas o básicas
Exhiben propiedades ácidas o básicas
Casos: las sales se pueden clasificar en 4 grupos principales
1. Sales derivadas de ácido fuerte y base fuerte 
2. Sales derivadas de base fuerte y ácido débil
3. Sales derivadas de base débil y ácido fuerte
4. Sales derivadas de base débil y ácido débil
1. Sales derivadas de ácido débil y base fuerte 
Constante de hidrólisis, grado de hidrólisis y cálculo de pH 
2. Sales derivadas de ácido fuerte y base débil 
Constante de hidrólisis, grado de hidrólisis y cálculo de pH 
3. Sales derivadas de ácido débil y base débil 
Ejemplo: solución de un ácido débil y una sal soluble del mismo ácido
¿Qué ocurre si alteramos el equilibrio de un electrolito débil con su base/ácido conjugado?
Efecto ion común
“Ocasiona la disminución de disociación de un electrolito débil
cuando se agrega a la solución un electrolito fuerte que tiene un
ion en común con el electrolito débil”
CH3COOH ↔ CH3COO
- + H+
CH3COONa  CH3COO
- + Na+
La adición de CH3COO-
desplaza el equilibrio y 
reduce H+
2. Sales derivadas de base fuerte y ácido débil
CH3COOH
CH3COONa
H2O
¿Qué ocurre si alteramos el equilibrio de un electrolito débil con su base/ácido conjugado?
La ionización de una BASE débil también disminuye por la adición de un ion común.
¿Qué ocurre si alteramos el equilibrio de un electrolito débil con su base/ácido conjugado?
Efecto ion común
NH4Cl  NH4
+ + Cl-
La adición de CH3COO-
desplaza el equilibrio y 
reduce OH-
NH3 + H20 ↔ OH
- + NH4
+
3. Sales derivadas de base débil y ácido fuerte
Soluciones Amortiguadoras
A las mezclas que contienen un par conjugado ácido-base débil se las
denomina soluciones amortiguadoras, buffer o tampón, esta nomenclatura
se debe a que resisten cambios de pH cuando se les agrega ácido o base.
Aplicaciones en 
laboratorios y en medicina
 Proporcionan un medio para estabilizar pH de soluciones acuosas como el plasma sanguíneo, agua marina, detergentes,
savia y mezclas de reacción.
pH=7,4 
 Su utilizan para:
• Calibrar peachímetros
• Cultivar bacterias
• Controlar el pH de soluciones en las que se llevan a cabo reacciones químicas
• Administrar a pacientes hospitalizados vía intravenosa
pH=8,4
¿CÓMO SE LOGRA ESTO?
 Es necesario que las especies ácidas y básicas de la solución reguladora no se consuman unas a otras en una reacción de
neutralización.
Usando siempre pares ácido base conjugados, los cuales no van a reaccionar entre sí en una reacción de neutralización.
Composición y acción de las soluciones amortiguadoras
Las soluciones amortiguadoras resisten cambios de pH porque contienen tanto una especie ácida que neutraliza los
OH-, como una especie básica que neutraliza los H+.
 Ejemplo:
¿Qué pasa si agregamos gotas de ácido fuerte o base fuerte a la siguiente solución
amortiguadora?
 HA (ácido débil)  dona H+ cuando se agrega una base fuerte
 A- (base conjugada)  acepta H+ cundo se agrega un ácido fuerte
¿POR QUÉ?
CH3COOH(ac) + H2O ↔ CH3COO
- + H3O
+
NH3 + H20 ↔ OH
- + NH4
+
Si se agrega una gota de ácido al 
agua pura, pH cambia de forma 
significativa.
Si se agrega una gota de ácido a 
una solución amortiguadora, el 
pH difícilmente cambia. 
Composición y acción de las soluciones amortiguadoras
Las soluciones amortiguadoras resisten cambios de pH porque contienen tanto una
especie ácida que neutraliza los OH-, como una especie básica que neutraliza los H+.
Una solución amortiguadora es una mezcla de un par ácido – base 
conjugado que estabiliza el pH de una solución al proveer tanto una 
FUENTE como un SUMIDERO de protones.
 Seleccionar componentes apropiados
 Ajustar concentraciones relativas
Permite amortiguar una solución prácticamente a cualquier pH
¿POR QUÉ?
Soluciones Amortiguadoras -Buffer
¿Cómo funciona una solución amortiguadora??
Consideremos: 
El pH está determinado por 2 factores:
 Ka del ácido débil
 Relación de concentraciones entre AH y A- del par conjugado ácido base
Soluciones Amortiguadoras -Buffer
¿Cómo funciona una solución amortiguadora??
Los amortiguadores resisten más eficazmente un cambio de pH en uno u otro sentido cuando las concentraciones de HA y 
A- son aproximadamente iguales
[H+] = Ka Seleccionar un amortiguador cuya forma ácida tenga un pka cercana al pH deseado
¿Cuál de los sistemas amortiguadores enumerado sería una buena elección para 
preparar una solución amortiguadora con pH cercano a 5?
pH = pKa
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¿Cómo funciona una solución amortiguadora??
Si se agregan OH-
[AH] aumenta
[A-] disminuye
En tanto las cantidades de AH y A- sean 
grandes en comparación con la cantidad 
de OH- agregado, la proporción [AH]/[A-] 
no cambia mucho  El cambio de pH es 
pequeño
Si se agregan H+
[AH] disminuye
[A-] aumenta
Idem!
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Cantidad de ácido o base que el amortiguador puede neutralizar antes que el pH empiece a cambiar en una
medida considerable
CAPACIDAD AMORTIGUADORA Y pH
Capacidad amortiguadora
Cantidades de ácido y base 
de las que está hecho el 
amortiguador
Xj: 1L
Sc. 1M AcH
Sc. 1M NaAc
1L
Sc. 0,1M AcH
Sc. 0.1M NaAc[H+] = Ka
Capacidad amortiguadora más grande
Contiene más AcH y NaAc
Cuanto mayor es la cantidad del par conjugado ácido base, más resistente al cambio es la proporción de sus concentraciones, y por tanto, el pH. 
¿Qué pasa con la capacidad amortiguador si cualquiera de estas sc amortiguadoras se DILUYE?
Para que sea efectivamente reguladora: [HA] y [A-] deben ser mayores a 0.01M; y además se debe cumplir la relación 0.1M < [HA] / [A-] <10 
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CAPACIDAD AMORTIGUADORA Y pH
Ecuación de Henderson-Hasselbach
 Se usa para calcular pH de soluciones amortiguadoras.
 Pasa por alto las concentraciones de ácido y base del amortiguador que se ionizan  Podemos emplear directamente las
concentraciones iniciales de los componentes ácido-base del amortiguador
Aplicando log negativo a ambos lados
-log [H+] = -log Ka -log [HA]
[A-]
Puesto que, -log [H+] = pH y -log Ka = pKa
pH= pKa - log [HA]
[A-]
pH = pKa + log [A-]
[HA]
pH = pKa + log [base]
[ácido]
Si [base]=[ácido] , pH=pKa
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CAPACIDAD AMORTIGUADORA Y pH
Ecuación de Henderson-HasselbachEjercicio
pH = pKa + log[base]
[ácido]
 La Ecuación es análoga para el caso de una base débil y su sal, deducirlo teniendo en
cuenta los pasos realizados previamente para un ácido débil.
CAPACIDAD AMORTIGUADORA Y pH
Ecuación de Henderson-Hasselbach
Ejercicio modelo
pH = pKa + log [base]
[ácido]
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Cálculo de adición de Ácidos o Bases fuertes a soluciones amortiguadoras
pH = pKa + log [base]
[ácido]
[AH] aumenta
[A-] disminuye
Si se agrega un ácido fuerte a la solución amortiguadora
[AH] disminuye
[A-] aumenta
La base conjugada A- consume agregados para formar HA
Si se agrega una base fuerte a la solución amortiguadora
El ácido débil consume los OH- para producir A- y H20
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Cálculo de adición de Ácidos o Bases fuertes a soluciones amortiguadoras
pH = pKa + log [base]
[ácido]
1. Considerar la reacción de neutralización ácido base
2. Determinar su efecto sobre [XH][X-]
3. Calcular [H+] usando Ka y las nuevas concentraciones en equilibrio
Para calcular cómo responde el pH a la adición de un ác o base fuerte:
Cálculo de adición de Ácidos o Bases fuertes a soluciones amortiguadoras
Soluciones Amortiguadoras -Buffer
pH = pKa + log [base]
[ácido]