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SOLUCIONES BUFFER
Una solución Reguladora, Buffer , Tampón o Amortiguadora es:
un sistema que tiende a
mantener el pH casi constante
cuando se agregan pequeñas
cantidades de ácidos (H+) ó
bases (OH-).
Una solución amortiguadora reduce el impacto de los cambios drásticos de H+ y OH- .Se prepara con un ÁCIDO DÉBIL y una SAL del mismo ÁCIDO o empleando una BASE DÉBIL y una SAL de la misma BASE. La solución amortiguadora contiene especies que van a reaccionar con los iones H+ y OH- agregados.
Componentes:
Buffer ácido: Formado por un ácido débil y su sal.Ejemplo:
CH3COOH/CH3COONa
Buffer básico: Formado por una base débil y su sal.Ejemplo:
NH3/NH4Cl
Función e Importancia Biológica
En los organismos vivos, las células deben mantener un pH casi constante para la acción enzimática y metabólica.
Los fluidos intracelulares y extracelulares contienen pares conjugados ácido-base que actúan como buffer.
Buffer Intracelular más importante:
H2PO4- / HPO4
-2
Buffer Sanguíneo más importante:
H2CO3 / HCO3-
Otros sistemas que ayudan a mantener el pH sanguíneo son:
* H2PO4- / HPO4
-2 * Proteínas* Ácidos Nucleicos * Coenzimas* Metabolitos intermediarios
Algunos poseen grupos funcionales que son ácidos o bases débiles, por consiguiente, ejercen influencia en el pH intracelular y éste afecta la estructura y el comportamiento de tales moléculas.
El pH sanguíneo
7,35 -7,45
pH sanguíneo
7,35 -7,45Acidosis
pH debajo de
7,35
AlcalosispH
arriba de 7,45
TIPOS DE ACIDOSIS
Respiratoriay
Metabólica
Al aumentar la concentración de CO2
disminuye la concentración de O2 y
el pH disminuye por lo que hay
acidosis, puede darse por
respiración dificultosa, efisema o
neumonía.
La dificultad de respirar o un
ambiente pobre en oxígeno, permite
que se eleve la concentración de
[CO2] favoreciendo la formación de
ácido carbónico, el cual se disocia
en H+ y HCO3- de acuerdo a la
siguiente reacción:
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3-
TIPOS DE ALCALOSIS
Respiratoriay
Metabólica
RESPIRATORIA
Al aumentar la concentración O2 disminuye la concentración de CO2 y el pH aumenta por lo que hay alcalosis, puede ser por hiperventilación o respiración rápida.
LA HIPERVENTILACIÓN, genera
Alcalosis porque el incremento de la
[O2] hace bajar la [CO2] produciéndose
menos H2CO3 y por consiguiente el pH
sube.
Capacidad amortiguadora de un Buffer Ácido
Si se agrega un ACIDO FUERTE: Los iones
H+ adicionales reaccionan con la SAL del
ÁCIDO DÉBIL en solución y producen el
ÁCIDO DÉBIL
Buffer Ácido HCOOH / HCOO- Na+
HCOO- + H+ ↔ HCOOH
Al aumentar la [ácido], disminuye la [sal]
Ya que el equilibrio tiende a formar el
ácido.
Ácido débil Base conjugada (Sal)
ALTERACIONES ÁCIDO-BASE• Acidosis
respiratoria
• Alcalosis respiratoria
• Acidosis metabólica
• Alcalosis metabólica
Exceso de CO2
(neumopatía obstructiva,daño muscular respiración)Déficit de CO2
(hiperventilación crónicacomo histeria e intoxicación con salicilatos)
Aumento de ácido fijo (EB negativo)(cetosis diabética, diarrea)
Aumento de base fija(EB positivo)(vómitos persistentes)
Capacidad amortiguadora de un Buffer Ácido
Si se agrega una BASE FUERTE, los iones H+ presentes en solución neutralizan a los
iones OH- produciendo H2O .
Buffer Ácido HCOOH / HCOO- Na+
HCOOH + OH- ↔ HCOO- + H2O
Al aumentar la [sal], disminuye la [ácido]Ya que el equilibrio se desplaza hacia la formación de la base conjugada o sal.
Ácido débil Base conjugada (Sal)
La Ecuación de Henderson Hasselbach
pH= pKa + Log [Sal] [Ácido]
Donde: pKa = -log Ka
Y para las bases:
pOH= pKb + Log [Sal] [Base]
Donde: pKb = -log Kb
Procedimiento para calcular pH de
Soluciones Buffer
[H+] = Ka [ácido] [sal]
pH = -log [H+]
[OH-] = kb [base] [sal]
[H+] = 1 X 10-14
[OH]
1. Calcule el pH de una solución Buffer
formada por 0,25 moles de CH3COOH
(ácido acético) y 0,4 moles de
CH3COONa (acetato de sodio)
disueltos en 500 ml de solución.
Teniendo una Ka = 1,8 x 10-5
Tenemos:0,25 moles de CH3COOH0,40 moles de CH3COONa500 ml de solución = O,5 LKa= 1,8 x 10-5
Calcular : [CH3COOH]= 0,25 moles= 0,5M 0,5 L
[CH3COONa]=0,40 moles =0,8M0,5L
[H+]= Ka [ácido] [sal][H+]= 1,8 x 10-5 [0,5M] = 1,125 x 10-5
[0,8M]
pH = -log 1,125 X 10-5 = 4,94
Con la ecuación de Henderson-Hasselbach pH = pKa + log [sal]
[ácido]
pKa=-log Ka
pKa = -log ( 1,8 x 10-5) = pKa =4,74
pH= 4,74 + log [(0,8M)/(0,5M)]
pH= 4,74+0,20= 4,94
Cuál será el pH del buffer anterior si añadimos 0.03 moles NaOH
[NaOH]= 0,03 moles = 0,06 M0,5 L
CH3COOH + OH- ↔ CH3COO_ + H2O0,5 M 0,06M 0,8M
0,5M - 0,06M = 0,44M de CH3COOH0,8M + 0,06M = 0,86M de CH3COO-
NUEVO pH
pH = pKa + log [sal][ácido]
pKa=-log Ka
pKa = -log ( 1,8 x 10-5) = pKa =4,74
pH= 4,74 + log (0,86M) (0,44M)
pH= 4,74 + 0,29= 5,03
Cuál será el pH del buffer inicial si añadimos 0,02 moles HCl
[HCl]= 0,02 moles = 0,04 M 0,5 L
CH3COONa + H+ ↔ CH3COOH + Na+0,8 M 0,04M 0,5M
0,8M - 0,04M = 0,76M de CH3COO-0,5M + 0,04M = 0,54M de CH3COOH
NUEVO pH
pH = pKa + log [sal] [ácido]
pKa=-log Ka
pKa = -log ( 1,8 x 10-5) = pKa =4,74
pH= 4,74 + log (0,76M) (0,54M)
pH= 4,74 + 0,14= 4,88
Tenemos:0,2 moles de CH3NH2
0,3 moles de CH3NH3Cl1 Lt de solución
Kb= 4,4 x 10-4
[OH-]= Kb [base] [sal]
[OH-]= 4,4 x 10-4 [0,2M] = 2,93 x 10 -4
[0,3M]
pOH = -log 2,93 X 10-4 = 3,53Recordar: pH+ pOH= 14
pH= 14 – 3,53= 10.47
Con la ecuación de Henderson-Hasselbach pOH = pKb + log [sal]
[base]
pKb=-log Kb
pKb = -log ( 4,4 x 10-4) = pKb =3,36
pOH= 3,36 + log (0,3M) (0,2M)pOH= 3,36 + 0,176= 3,53
pH = 14 – 3,53 = 10,47