MARCO TEORICOSOLUCION AMORTIGUADORA Una solucin amortiguadora se define como una solucin que resiste el cambio de pH cuando se agrega una pequea cantidad de cido o base o cuando se diluye la solucin. Esto es muy til para mantener el pH para una reaccin en su valor ptimo. Una solucin amortiguadora consiste en una mezcla de un cido dbil y su base conjugada. Esto es muy til para mantener el pH para una reaccin en su valor ptimo. Una solucin amortiguadora consiste en una mezcla de un cido dbil y su base conjugada, o una base dbil y su cido conjugado a concentraciones o relaciones predeterminadas. Es decir, se tiene una mezcla de un cido dbil y su sal o una base dbil y su sal. Considrese un amortiguador de cido actico-acetato. El equilibrio cido que gobierna este sistema es Pero ahora, como se ha agregado una fuente de iones acetato al sistema, la concentracin de iones hidrgeno no coincide ya con la concentracin de iones acetato. La concentracin de iones hidrgeno es Si se toma el logaritmo negativo de cada lado de la ecuacin, y se invierte el ltimo logartmico, se tiene: ECUACION 1Esta forma de la ecuacin de la constante de ionizacin se llama ecuacin de Henderson-Hasselbalch. Es til para calcular el pH de una solucin de un cido dbil que contiene su sal. Se puede escribir una forma general para un cido dbil HA que se ioniza a su sal, A- y H+:

ECUACION 2 ECUACION 3 ECUACION 4 La mezcla de un cido dbil y su sal tambin se puede obtener combinando un exceso de cido dbil con alguna base fuerte para producir una sal por neutralizacin, o mezclando un exceso de sal con cido fuerte para producir el componente de cido dbil del amortiguador. El mecanismo de la accin amortiguadora para una mezcla de un cido dbil y su sal se puede explicar cmo sigue. El pH est gobernado por el logaritmo de la sal y el cido. ECUACION 5 Si la solucin se diluye, la relacin permanece constante y por tanto el pH de la solucin no cambia. Si se agrega un pequea cantidad de un cido fuerte, se combinar con una cantidad igual del A- para convertirlo en HA. Es decir, en el equilibrio el principio de Le Chatelier dicta que el H+ agregado se combinar con A- para formar HA, con el equilibrio ubicado muy a la izquierda si hay exceso de A-. El cambio en la relacin [A-]/[HA] es pequeo y por tanto el cambio de pH es pequeo. Si el cido hubiera se hubiera agregado a una solucin sin amortiguamiento (por ejemplo, una solucin NaCl), el pH habra disminuido notablemente. Si se agregar una pequea cantidad de una base fuerte, sta se combinar con parte del HA para formar una cantidad equivalente de A-. De nuevo, el cambio en la relacin es pequeo. La cantidad de cido o base que se puede aadir sin causar un gran cambio en el pH est determinada por la capacidad amortiguadora de la solucin. sta se determina por las concentraciones de HA y A-. Cuanto mayor sea el valor de estas concentraciones, mayor cantidad de cido o base puede tolerar la solucin. La capacidad amortiguadora de una solucin se define como: ECUACION 6Donde dCBOH y dCHA representan el nmero de moles por litro de base o cido fuerte, respectivamente, que se necesita para ocasionar un cambio de pH de dpH. La capacidad amortiguadora es un nmero positivo. Cuanto mayor sea, ms resistente a cambios de pH ser la solucin. Para soluciones amortiguadoras cido dbil/base conjugada con una concentracin mayor de 0.001 M, la capacidad amortiguadora es aproximadamente: ECUACION 7Donde CHA Y CA- representan las concentraciones analticas del cido y su sal, respectivamente. Adems de la concentracin, la capacidad amortiguadora depende de la relacin de HA a A-. Es mxima cuando la relacin es igual a la unidad; es decir, cuando pH= pKa: ECUACION 8 Esto corresponde al punto medio de una titulacin de un cido dbil. En general, la capacidad amortiguadora es satisfactoria en un intervalo de pH de pka 1.Una solucin amortiguadora puede resistir un cambio de pH incluso cuando se agrega una cantidad de cido o base fuerte mayor (en moles) a la cantidad de equilibrio H+ o de OH- (en moles) en ella. El pH de una solucin no se modifica media vez no se excedan a las reservar de iones de OAc- o HA. Para una base dbil su sal se hace clculos similares. Se puede considerar el equilibrio entre la base B y su cido conjugado BH+ y luego escribir una Ka para el cido conjugado (Bronsted): j

La forma logartmica de Henderson-Hassebalch se deriva exactamente igual a la del cido, y se obtiene:

Una mezcla de una base dbil y su sal actual como amortiguadro de la misma manera que un cido dbil y su sal. Cuando se agrega un cido fuerte se combina con algo de la base B para formar la sal BH+. A la inversa, una base se combina con BH+ para formar B. Como el cambio en la relacin ser pequeo, el cambio en pH ser minsculo. Nuevamente la capacidad amortiguadora es mxima a un pH igual a pKa=14- pKb, con lmite til de pKa 1. Se ve que una solucion amortiguadora para un pH dado se prepara eligiendo un cido dbil o una base dbil y su sal, con un valor de pKa cercano al pH que se desea. Hay varios de esos cidos y de estas bases, y se puede amortiguar cualquier regin de pH mediante una seleccin adecuada de stos. Un cido dbil y su sal dan el mejor resultado amortiguado en solucin cida, y una base dbil y su sal dan el mejor resultado amortiguador en solucin alcalina.APLICACIONES INDUSTRIALES DE LAS SOLUCIONES BUFFERComo hemos visto las soluciones tampn son muy tiles para el mantenimiento del pH en sistemas biolgicos, como por ejemplo el cuerpo humano, pero sus propiedades van mucho ms lejos y son ampliamente usadas en las industrias actuales.En la Industria agrcola, las soluciones tampn se usan para la fertirrigacin y la agricultura hidropnica (cultivar plantas usando soluciones minerales y no suelo agrcola). Todas las plantas tienen un intervalo de pH en que las races absorben nutrientes de forma idnea. Una variacin del pH puede afectar al proceso de absorcin de las races: disminuyendo la captacin de minerales y aumentando la permeabilidad a sustancias txicas como el aluminio. A su vez, una variacin en el pH afecta la solubilidad de la mayora de minerales. Existe un pH idneo para cada planta dependiendo de su fisiologa y de los minerales que requiere, pero, como norma general, podemos decir que precisan un pH ligeramente cido (5.5-7) salvo excepciones como las habas con pH un tanto bsico (7.4-8.1)En laIndustria alimentariatambin son de gran importancia los parmetros del pH ya que, por ejemplo, nos indica si la carne es apta para el consumo humano. Si la carne est entre 5.4 y 7.0 de pH, es apta para el consumo, pero a lo largo del tiempo el pH disminuye, hecho que indica que su consumo no es pertinente. En la industria vincola, se deben de tener muy en cuenta las variaciones de pH en la elaboracin del vino, este debe oscilar entre 2.8 y 3.5, puesto que a pH superior a 3.5 determinadas bacterias pueden atacar el vino y producir variaciones en el sabor.Es sin duda alguna en laIndustria farmacuticaen la que se debe tener un control y conocimiento ms exhaustivo del pH, por distintas razones:Primeramente, para el diseo de los medicamentos es necesario saber el pH de la zona del cuerpo en que trabajar el frmaco, pues si bajo ese pH las protenas que queremos usar se desnaturalizan el medicamento no tendr efecto alguno.En el proceso de formulacin de los frmacos se usan las propiedades fisicoqumicas del pKa y el pH para elegir la frmula ptima del medicamentoEn los ensayos previos a la comercializacin de los medicamentos se requiere un control del pH para garantizar que los resultados obtenidos sean reales y ciertos, pues un pH errneo podra dar resultados falsos.

Clculo de los errores.Tabla: Clculo del error obtenido del pH terico y el pH experimental del buffer bsico al titularse con cido clorhdrico (HCl). CorridapH tericopH experimentalError (%)

19.299.30.11

29.249.270.32

39.29.250.54

49.159.210.66

59.119.170.66

69.069.020.44

79.018.82.33

88.968.722.68

98.918.662.81

108.858.62.82

118.768.423.88

128.638.33.82

138.558.164.56

148.477.956.14

158.287.529.18

168.077.0912.14

177.636.5314.42

187.054.5835.04

196.634.2935.29

Fuente: Muestra de clculo y anlisis del error

Tabla: Clculo de error obtenido del pH terico y pH experimental del buffer bsico al titularse con hidrxido de sodio (NaOH). CorridapH tericopH experimentalError (%)

19.3710.3710.67

29.4210.4510.93

39.4610.6812.90

49.5110.7813.35

59.5610.8613.60

69.6110.9213.63

79.6611.0113.98

89.7311.114.08

99.7711.1714.33

109.8511.2314.01

119.9111.314.03

1210.0311.3713.36

1310.0811.4413.49

1410.17--------

Fuente: Muestra de clculo y anlisis de error

Tabla: Clculo del error porcentual obtenido del pH terico y pH experimental obtenido del buffer cido al titularse con hidrxido de sodio (NaOH). CorridapH tericopH experimentalError (%)

14.855.156.19

24.915.287.54

34.975.469.86

45.035.7313.92

55.076.8234.52

65.119.8793.15

75.1810.1195.17

85.2610.2494.68

95.3110.393.97

Fuente: Muestra de clculo y anlisis del error

Tabla: Clculo del error porcentual obtenido del pH terico y pH experimental obtenido del buffer cido al titularse con cido clorhdrico. CorridapH tericopH experimentalError (%)

14.765.3211.76

24.715.312.53

34.675.2612.63

44.635.2112.53

54.585.1612.66

64.545.1313.00

74.495.113.59

84.445.0413.51

94.395.0114.12

104.334.9614.55

114.274.8914.52

124.214.8214.49

134.144.7715.22

144.054.6715.31

153.964.6316.92

163.864.5217.10

173.714.4620.22

183.534.2620.68

193.213.292.49

Fuente: Muestra de clculo y anlisis del error

RESULTADOS Tabla: pH terico del buffer bsico al titularse con cido clorhdrico y el error porcentual. CorridapH tericoError (%)

19.290.11

29.240.32

39.20.54

49.150.66

59.110.66

69.060.44

79.012.33

88.962.68

98.912.81

108.852.82

118.763.88

128.633.82

138.554.56

148.476.14

158.289.18

168.0712.14

177.6314.42

187.0535.04

196.6335.29

Tabla: pH terico del buffer bsico al titularse con hidrxido de sodio y el error porcentual. CorridapH tericoError (%)

19.3710.67

29.4210.93

39.4612.90

49.5113.35

59.5613.60

69.6113.63

79.6613.98

89.7314.08

99.7714.33

109.8514.01

119.9114.03

1210.0313.36

1310.0813.49

1410.17----

Tabla: pH terico del buffer cido al titularse con hidrxido de sodio y el error porcentual. CorridapH tericoError (%)

14.856.19

24.917.54

34.979.86

45.0313.92

55.0734.52

65.1193.15

75.1895.17

85.2694.68

95.3193.97

Tabla: pH terico del buffer cido al titularse con cido clorhdrico y el error porcentual. CorridapH tericoError (%)

14.7611.76

24.7112.53

34.6712.63

44.6312.53

54.5812.66

64.5413.00

74.4913.59

84.4413.51

94.3914.12

104.3314.55

114.2714.52

124.2114.49

134.1415.22

144.0515.31

153.9616.92

163.8617.10

173.7120.22

183.5320.68

193.212.49