Laboratorio de Química Analítica General PREPARACION DE SOLUCIONES AMORTIGUADORAS (BUFFER) Alex Villacriz, Sebastian Sebastian L ópez Universidad del Cauca, Facultad de Ciencias Exactas y de la Educación, Química, 2 de mayo del 2014.
soluc ión
Resumen Se realizaron 3 procedimientos para la preparación de 3 buffers en los cuales el primero tendría un pH= 4,5; el segundo pH= 7 y el último pH=10; para para los cuales se prepararon 3 solución con cálculos previos utilizando la ecuación de Henderson para saber la cantidad necesaria que se debía utilizar para la preparación de dichos buffers. Posteriormente se procedió a comprobar la capacidad amortiguadora de los buffers preparados adicionando una base y un ácido fuerte.
4.48
4.51
4.53
4.54
4.54
4.60
4.61
7.01
7.27
7.56
7.98
10.2 6 10.0 1
10.8 8 10.2 4
11.2 4 10.4 0
9.80
9.89
9.98 9.98
Buffer I.
pH final 4.48
9.83
Cálculos 8.1 halle la relación para el par base acido conjugado en cada una de las soluciones preparadas.
Resultados. Tabla 1. Medición de pH en la preparación del buffer 1. pH inicial 2.56
Buffer 1 Buffer 2 Buffer3
La relación es de 0.55M
Tabla 2. Medición de pH en la preparación del buffer 2. pH inicial pH final 4.42 7.01
Buffer II.
Tabla 3. Medición de pH en la preparación del buffer 3. pH inicial pH final 11.01 10.02
Capacidad amortiguadora de los buffers
La relación es de 2M Tabla 3. Efecto de la adición de ácidos a una solución buffer. Volumen adicionado de HCl Agua Buffer soluc 1 ión Buffer 2 Buffer3
pH 0
pH 0.5
pH 1
pH 1.5
pH 2
pH 2.5
pH 3.0
Buffer III.
5.87 4.48
2.63 4.48
2.44 4.45
2.19 4.44
1.73 4.42
1.79 1.39
1.68 1.38
7.01
6.77
6.51
6.18
5.47
3.00
2.84
9.75
9.75
9.64
9.56
9.48
9.40
9.31
La relación es de 6.0 M
Tabla 4. Efecto de la adición de bases a una solución buffer. Volumen adicionado de HCl Agua
pH 0
pH 0.5
pH 1
pH 1.5
pH 2
pH 2.5
pH 3.0
5.16
11.5 5
11.7 5
11.9 2
12.0 1
12.0 6
12.1 2
8.2. Ecuación de Henderson Hasselbalch Buffer I. pH=4,5
Disponible en internet: http://www.biologia.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/ph/HH.html
1
2
http://www.ehowenespanol.com/utilizan-soluciones-amortiguadoras-como_110594/
3
Buffer II. pH=7
Si se adicionan 4mL de HCl 0,1M
Buffer II. pH=7 Si se adicionan 2mL de HCl 0,1M
Si se adicionan 2,5mL de HCl 0,1M
Buffer III. pH=10
Buffer III. pH=10 Si se adicionan 65mL de HCl 0,1M
Si se adicionan 70mL de HCl 0,1M
Disponible en internet: 1 http://www.biologia.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/ph/HH.html http://www.ehowenespanol.com/utilizan-soluciones-amortiguadoras-como_110594/
3
8.3 Con Acido. Buffer I. pH=4,5 Si se adicionan 3,5mL de HCl 0,1M
2
Con Base. Buffer I. pH=4,5 Si se adicionan 6mL de NaOH 0,1M
Si se adicionan 6,5mL de NaOH 0,1M
Buffer II. pH=7 Si se adicionan 3mL de NaOH 0,1M
Si se adicionan 3,5mL de NaOH 0,1M
Buffer III. pH=10 Si se adicionan 15mL de NaOH 0,1M
Si se adicionan 18mL de NaOH 0,1M
8.4 compare la capacidad buffer del agua y de los buffers preparados al adicionarles: Acido: En comparación de los buffers preparados y el agua podemos decir que el que presento mayor capacidad amortiguadora fue el buffer 3, ya que este fue el que vario en menor cantidad su pH, con la prueba realizada de adición de ácido. En el orden consecutivo el que presento menor variación en el pH después del buffer 3 fue el buffer 1, quien supero 6.3 veces el valor de cambio del pH en comparación con el buffer 3, finalmente tenemos al buffer 2 y a el agua quien su cambio de pH fue más o menos similar ya que la diferencia entre valor consecutivamente fue de 0.02 en la escala de pH, y estos a su vez fueron 1.5 veces mayores al valor del buffer 1. En conclusión la solución buffer más estable que se preparó en la práctica fue la del buffer 3. Base: en cuanto a la capacidad amortiguadora de los buffer con adición de una base, se pudo constatar según la prueba que el buffer con mayor capacidad amortiguadora fue el búfer 1, quien tuvo una variación de pH de 0.13 desde su pH inicial, la solución buffer con menor cambio de pH después del buffer 1 fue el buffer con una diferencia de 0.47 en escala de pH, en secuencia está el buffer 2 quien supero 7.1 veces al buffer 3, y finalmente el agua quien tuvo 2.7 unidades en la escala de pH en comparación al buffer 2. Para concluir generalmente podemos decir que de los buffers preparados en adición de ácido el de mayor capacidad amortiguadora fue el buffer 3 y en adición de base el buffer 1, cabe resaltar que el buffer 3 tiene una gran capacidad amortiguadora en adición de base ya que la diferencia de variación de pH fue de solo 0.47 en su escala. Análisis de Resultados Con los resultados obtenidos podemos decir que la capacidad amortiguadora de los buffer y la eficacia de estos se ve afectada por la preparación y el procedimiento que se llevó a cabo ya que los datos teóricos para la preparación no coinciden con los datos con los que se preparó cada una de las soluciones. A pesar de esto se obtuvo resultados óptimos de una solución buffer, estos resultados nos arrojaron la siguiente información, la solución con mayor capacidad amortiguadora frente a una adición de ácido fue la solución buffer III, a pesar de las diferencias en cuanto al peso de NH 4Cl usado, esto se debe a que en las disociaciones que se llevan a cabo se obtiene como resultado un ácido que es el NH4 y su base que es el NH 3 y con cada disolución este buffer se estabiliza ya
Disponible en internet: 1 http://www.biologia.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/ph/HH.html 2
http://www.ehowenespanol.com/utilizan-soluciones-amortiguadoras-como_110594/
3
que no afecta al buffer como tal, sino que tiende a un pequeño cambio en el pH por la adición de HCl. De las otras soluciones buffer podemos decir que actuaron de forma errónea frente a bases teóricas ya que superaron en gran cantidad los resultados que se obtuvieron con el buffer III, superaron nuestras expectativas frente a los resultados esperados. De la adición de base se obtuvo que el buffer con una mayor capacidad amortiguadora fue el buffer I, seguido por el buffer III quien presento una muy pequeña diferencia en comparación del buffer I. de estos resultados podemos decir que el comportamiento del buffer I, se dio porque hubo mayor presencia de un ácido en la solución buffer, ya que al estar en presencia de este, la solución tuvo un cambio considerable en cuanto a su pH, cambio que no se esperaba y se cree erróneo. En diferencia con la adición de una base el resultado fue mejor que los demás buffers, esto se cree que ocurrió por lo anteriormente mencionado. De la solución buffer II, podemos decir que los datos obtenidos son erróneos ya que en las dos pruebas (adición de ácido y adición de base) tuvo un cambio considerable en su pH, no respondió como una solución buffer como tal, tanto así que los resultados obtenidos fueron casi similares a los que se obtuvo en la misma prueba con agua destilada. Se cree que estos datos se obtuvieron porque la solución buffer tuvo una mala preparación ya que en comparación con los datos teóricos los pesos que se usaron fueron aproximadamente la mitad, hablando teóricamente. Preguntas Complementarias
de 5 ejemplos de aplicación de soluciones reguladoras. 1.- una de las aplicaciones y también una de las más importantes se da en nuestro propio cuerpo en el cual una solución buffer actúa ayudando a controlar el pH de la sangre entre un rango de 7.35 y 7.45. 2.- tienen gran utilidad en las reacciones químicas ya que estas soluciones tienen la facilidad de ayudarnos a controlar el pH para llevar a cabo estas reacciones. 3.- en la industria agrícola tienen gran aplicación: se usan para la fertirrigacion (aplicación de fertilizantes o nutrientes necesarios para los cultivos a través del agua de riego) y la agricultura hidropónica.
4.- los sistemas vivos, entonces, están constituidos por buffers capaces de mantener el pH del medio interno entre los valores adecuados para que ocurran las reacciones del metabolismo. 5.- Es sin duda alguna en la Industria farmacéutica en la que se debe tener un control y conocimiento más exhaustivo del pH, por distintas razones: Primeramente, para el diseño de los medicamentos es necesario saber el pH de la zona del cuerpo en que trabajará el fármaco, pues si bajo ese pH las proteínas que queremos usar se desnaturalizan el medicamento no tendrá efecto alguno.
¿Porque son importantes estas soluciones en los seres vivos? Como ya lo habíamos mencionado antes, estas soluciones son de gran importancia en muchos campos. En los seres vivos las soluciones buffer desempeñan un papel primordial para la vida, ya que estas soluciones son las que controlan el pH, en el caso de las plantas se controla el pH del piso para asegurar la vida de estas, en el ser humano una función primordial es controlar el pH de la sangre de modo que esta nos está garantizando la vida. el pH es de gran
importancia , ya que muchas de los procesos o reacciones que ocurren en los seres vivos están influenciados o regulados por el pH, así por ejemplo el cultivo de microorganismos requiere de un control de pH muy riguroso puesto que si este varia se mueren los microorganismos; la clase de cultivo que se siembra depende en gran medida del pH del suelo en el que se vaya a cultivar; los medicamentos y alimentos tienen un pH para su duración y acción; la acción de las enzimas digestivas dependen de un pH ácido de 2 y se inactivan a un pH mayor ; el grado de contaminación de las aguas se puede determinar por el valor del pH; algunos anticonceptivos actúan alterando el pH de la vagina ocasionando la destrucción de los espermatozoides.
Disponible en internet: 1 http://www.biologia.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/ph/HH.html 2
http://www.ehowenespanol.com/utilizan-soluciones-amortiguadoras-como_110594/
3
Conclusiones Para concluir podemos decir que la solución buffer con mejores resultados frente a las pruebas sometidas fue la solución buffer III, y que la solución con los datos más erróneos fue la solución buffer II, quien arrojo datos casi similares a los del agua destilada sometida a estas pruebas. Al preparar una solución cualquiera los errores siempre van a estar presentes los cuales debemos tratar de corregirlos. Las soluciones amortiguadoras cumplen un papel importante en cualquier reacción biológica ya que no permiten un cambio brusco de pH y logran mantener las soluciones en un lugar donde el pH sea óptimo para estas. Estas soluciones desempeñan un rol muy importante en la sociedad por lo que la existencia y el manejo de estas es de gran importancia. Los errores no solo se dan por mal manejo personal, sino que también por las condiciones y el estado de cada uno de los reactivos usados.
Disponible en internet: 1 http://www.biologia.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/ph/HH.html 2
http://www.ehowenespanol.com/utilizan-soluciones-amortiguadoras-como_110594/
3
