UNIVERSIDAD AUTNOMA DE CHIHUAHUA

FACULTAD DE CIENCIAS QUMICAS

REPORTE DE LABORATORIO

PRCTICA No. 4: Estudio de la Capacidad Amortiguadora de Disoluciones Reguladoras

Qumica Bsica II

Q.B.P. Rafael Prado vila

Armando Arrondo Armenta 271800 Jos David Quezada Borja 271744

Larissa Rico Gallarza 271797 Ral Antonio Mrquez Montes 271786

30 de Octubre de 2013

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Resumen de la Prctica:

Se prepararon 4 soluciones, la primera de cido actico, la segunda de acetato de sodio, la tercera de hidrxido de sodio y la cuarta de cido clorhdrico, con la cuales se prepararon 6 soluciones tampn, a las cuales se les tom el pH con un potencimetro. El tampn A, B, C y D fueron valorados primero con hidrxido de sodio de forma gradual, agregando 2mL en 2 mL del hidrxido de sodio y midiendo el pH por cada alcuota agregada.

Luego se valoraron los tampones A y C con el mismo procedimiento pero ahora agregando cido clorhdrico. Despus se valoraron los tampones E y F, a los cuales se les tom el pH con el potencimetro, agregando primero 2 mL de cido clorhdrico, se midi el pH, y despus 8 mL ms, tomando tambin el pH, hecho esto se anotaron todos los valores en 2 tablas.

Introduccin:

Una disolucin amortiguadora, regulador o tampn es una disolucin de un cido dbil o una base dbil y su sal; es decir, ambo componentes deben estar presentes. Est disolucin tiene la capacidad de resistir lo cambios del pH cuando se agregan pequeas cantidades de cido o de base. Las disoluciones amortiguadoras son muy importantes en los sistemas qumicos y biolgicos. (Chang, 2010)

Una disolucin amortiguadora debe contener una concentracin relativamente grande de cido para reaccionar con los iones OH

- que e le aadan; y tambin debe contener una concentracin semejante de

base para neutralizar los iones H+

que se le agreguen, adems los componentes cidos y bsicos del amortiguador no deben consumirse el uno al otro. Estos requerimientos se satisfacen con un par conjugado cido base, por ejemplo un cido dbil y su base conjugada y viceversa. (Chang, 2010)

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. (Christian, 2009)

Una disolucin amortiguadora simple se puede preparar al mezclar cantidades molares semejantes de cido actico (CH3COOH) y de su sal acetato de sodio (CH3COONa) en medio acuoso. Se supone que las concentraciones en el equilibrio de cido y de la base conjugada son iguales a las concentraciones iniciales. Una disolucin que contenga estas dos sustancias tiene la capacidad de neutralizar un cido o una base que se le agregue. (Chang, 2010)

Un sistema amortiguador suele representarse como sal-acido o base conjugada-acido. As, el sistema amortiguador de acetato de sodio-cido actico puede escribirse como CH3COONa/CH3COOH o como

CH3COO/CH3COOH. (Chang, 2010)

Dos caractersticas importantes de un amortiguador son su capacidad y su pH. La capacidad amortiguadora es la cantidad de cido o de base que el amortiguador puede neutralizar antes que el pH comience a cambiar en grado apreciable. La capacidad amortiguadora depende de las cantidades de cido y de base que el amortiguador contiene. El pH del amortiguador depende de la Ka del cido y de las concentraciones relativas del cido y la base que constituyen el amortiguador. (Brown, LeMay, & Bursten, 2004).

Una mezcla de una base dbil y su sal acta como amortiguador 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. (Christian, 2009)

Existen varios sistemas amortiguadores con diferentes funciones segn su entorno. La sangre humana, por ejemplo, es una compleja mezcla acuosa con un pH amortiguado en un valor cercano a 7.4, y por ello se permite un equilibrio entre sustancias extraas que entran al organismo o los equilibrios debido a la actividad celular. (Brown, LeMay, & Bursten, 2004).

Objetivo:

Preparar disoluciones reguladoras del pH, o buffers, para analizar el efecto de la adicin de bases o cidos a dichas disoluciones y observar la capacidad amortiguadora de las disoluciones.

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Material y equipo Reactivos

4 vasos de precipitado de 100 ml. 4 buretas de 25 ml 1 soporte universal 1 pinza para bureta 1 agitador 1 pipeta serolgica de 10 ml 1 probeta 1 propipetero Potencimetro 1 matraz aforado de 50 mL 4 matraces aforados de 100 mL

cido Clorhdrico (HCl) Hidrxido de Sodio (NaOH) cido Actico (C2H4O2) Acetato de Sodio (C2H3NaO2)

Metodologa:

Se lav el material con agua y jabn. Se prepararon las soluciones especificadas en la prctica para formar los buffers:

Soluciones para preparar y valorar los buffers: -100 mL de HAc. 0.1M. -100 mL de NaAc. 0.1M. -100 mL de NaOH 0.1M. -100 mL de HCl 0.1M. -100 mL de NaOH 0.01M -50 mL de HCl 0.01M Ya hechas las disoluciones se les tom el pH a todas con el potencimetro, el cual fue calibrado con

anterioridad. Despus se llenaron 3 buretas con HAc. 0.1M, NaAc. 0.1M y NaOH 0.01M respectivamente y una cuarta con 25mL de agua destilada, luego se procedi a la pre elaboracin de los buffers A y B.

Valoracin de Buffers A, B, C y D c/NaOH 0.01M: Antes de formar los buffers se tom el pH de 10 mL de agua destilada y se le agregaron 2 mL de

NaOH 0.01M y se le volvi a tomar el pH para despus comparar la variacin en el agua destilada con la variacin de los buffers. Primero se prepar tampn A que se form con 10 mL de HAc. 0.1M + 10 mL de NaAc. 0.1M y luego se prepar el buffer B con 1 mL del tampn A + 10 mL de agua destilada. Se les tom el pH con el pH metro y se empez a valorar el buffer A, al cual se le vertieron gradualmente, en alcuotas de 2 mL, 10 mL de NaOH, despus del vertido de cada una de las alcuotas, se fue tomando el pH de la disolucin, ya vertidos los 10 mL en el tampn A se valor al tampn B de la misma forma en la que se valor el A.

Acabada la valoracin de A y B se prepararon los tampones C el cual se prepar con 10 ml de HAc 0.1 M + 1 ml de NaAc 0.1 M y D que se prepar con 1 ml de HAc 0.1 M + 10 ml de NaAc 0.1 M a los cuales se les valor de la misma forma en la que A y B fueron valorados.

Valoracin de los buffers A, C, E y F c/HCl 0.01M: Hechas las valoraciones se tom la bureta con NaOH 0.01M, se vaci y se llen con HCl 0.01M. Se

volvi a preparar la disolucin A la cual se valor de la misma forma en la que se valor dicha disolucin con NaOH, pero naturalmente ahora con HCl 0.01M. Tambin se volvi a preparar el tampn C, al cual se le valor de la misma forma en la que fue valorado con NaOH pero ahora con la bureta de HCl.

Se realiz el buffer E con 10 ml de HAc 0.1 M + 5 ml de NaOH 0.1 M, se le tom su pH y se empez a valorar, est solo se valor con 2 alcuotas, una de 2 mL de HCl 0.01M y otra de 8mL de HCl 0.01M, se tom el pH despus del vertido de cada alcuota. Por ltimo se prepar el tampn F con 5 ml de HCl 0.1 M + 10 ml de NaAc 0.1 M, el cual se valor de la misma forma en que se hizo con el tampn E.

Medicin de pH con el potencimetro:

Se calibr el potencimetro con las soluciones amortiguadoras (anexo I). Se colocaron los ml adicionados de solucin de cada cido o base. Se realizaron las pruebas del potencimetro a cada porcin titulada.

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Resultados y discusin

Los valores de pH medidos se muestran en las siguientes tablas:

TABLA No. 1: ADICIN DE NaOH A LAS SOLUCIONES AMORTIGUADORAS A, B, C, D.

ml NaOH A B C D

0 4.46 4.29 3.48 5.51

2 4.47 5.19 3.52 5.67

4 4.46 7.29 3.61 5.89

6 4.48 10.65 3.69 6.27

8 4.51 10.89 3.76 10.09

10 4.52 11.02 3.83 11.06

Dentro de la adicin de NaOH, se observaron algunas variaciones especialmente en el buffer B y el Buffer D, ya que el B al ser una alcuota, posee una menor efectividad, y amortigua menos el impacto de altas concentraciones de base. Slo en el amortiguador A, que tiene cantidades equivalentes, se nota el leve impacto del hidrxido de sodio.

TABLA No. 2: ADICIN DE HCl A LAS SOLUCIONES AMORTIGUADORAS A, C, E, F.

ml HCl A C E F

0 4.53 3.24 4.89 4.06

2 4.48 3.15 4.81 4.53

4 4.44 3.07 4.8

6 4.41 2.99 4.74

8 4.38 2.87 4.69 4.36

10 4.35 2.76 4.65 4.44

Dentro de esta evaluacin del impacto, de la misma manera se puede apreciar cmo el amortiguador A resiente poco la adicin de cido, por lo que cambia muy poco el pH. En las dems soluciones amortiguadoras, se aprecia el cambio lento de pH con la tendencia a la acidez a medida que aumentan los ml de HCl, pero esa pendiente negativa es muy pequea, por lo que disminuye el pH muy despacio. Adems se puede ver que las relaciones de cantidades en los tampones no fue tan drstica como en el tampn B, ya que no fueron alcuotas.

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0 2 4 6 8 10

pH

med

ido

ml de NaOH

Adicin de NaOH

Buffer A Buffer B Buffer C Buffer D

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

0 2 4 6 8 10

pH

med

ido

ml de HCl

Adicin de HCl

Buffer A Buffer C Buffer E Buffer F

4

Conclusiones

Se observ el comportamiento deseado en las disoluciones amortiguadoras. En algunos casos, se observ como el sistema amortiguador no pudo resistir la sobrecarga de iones oxhidrilos (Tampn B) y como se observ un aumento gradual de pH al aadir ms mililitros de NaOH.

En las dems disoluciones, se observ como el pH no variaba mucho del inicial, y slo se notaba una pendiente (positiva en la adicin de NaOH, negativa en la adicin de HCl) que tena un valor muy pequeo, tendiendo a un pH similar al de la especie aadida (acidez o basicidad).

Bibliografa:

Brown, T., LeMay, E., & Bursten, B. (2004). Qumica, la ciencia central. Ciudad de Mxico: Pearson. p.

664-668

Christian, G. (2009). Qumica Analtica. Ciudad de Mxico: McGraw Hill. p. 234-238.

Chang, R. (2010). Qumica. Ciudad de Mxico: McGraw Hill. p. 717-718

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Anexos

Anexo 1: Calibracin y manejo del potencimetro 1. Encender el transistor. 2. Conectar el electrodo al potencimetro. Escoger buffers entre 4.01 y 7.00, o 7.00 y 10.01;

dependiendo del rango de pH esperado. 3. Verter en dos vasos limpios pequeas cantidades de cada una de las soluciones amortiguadoras

elegidas. 4. Enjuagar el electrodo, y colocarlo en el buffer de pH 7.00. 5. Presionar la tecla Mode hasta que en la parte superior de la pantalla aparezca la palabra

Calibrate. En la pantalla aparecer la ltima secuencia de buffers que fue usada. Presionar la tecla Yes, para usar dicha secuencia, o presionar la tecla no para desplazarse por la pantalla y buscar otras opciones. Presionar la tecla Yes cuando aparezca la secuencia deseada.

6. El marcador al pie de la pantalla indicara el buffer electo. P1 aparecer en la parte ms baja del campo, y la lectura del buffer aparecer en el campo principal.

7. Cuando la palabra Ready aparezca, indicando que el electrodo se ha estabilizado, aparecer el valor de la temperatura corregida. En ese momento, presione la tecla Yes. La pantalla permanecer congelada por dos segundos. Entonces, P2 aparecer en el campo inferior indicando que el potencimetro est listo para el segundo buffer. El marcador del buffer al pie de la pantalla nos indicara el segundo buffer de la secuencia de calibracin electa.

8. Enjuague el electrodo y colquelo en el segundo buffer. 9. Cuando la palabra Ready aparezca, indicando que el electrodo se ha estabilizado,

aparecer en la pantalla el valor de la temperatura corregida para el segundo buffer. La pantalla permanecer congelada por dos segundos.

10. Despus de que el segundo valor del buffer haya sido introducido, la pendiente del electrodo aparecer en pantalla. SLP aparecer en el campo ms bajo mientras que la pendiente actual del electrodo (en porcentaje), ser mostrada en el campo principal por 5 segundos.

11. El potencimetro cambiara automticamente al modo de lectura y la palabra Measure se mostrara sobre el campo principal de la pantalla.

12. Presione la tecla Mode hasta que en la parte superior de la pantalla aparezca la palabra Setup

13. Saque el electrodo, enjuguelo y colquelo dentro de la muestra. 14. Nuevamente presione la tecla Mode, hasta que la palabra Measure aparezca nuevamente. 15. Lea el pH y la temperatura directamente de la pantalla del potencimetro. 16. Repita el paso 12 antes de sacar el electrodo de la muestra, y los pasos 13 al 15, para realizar la

lectura a una nueva muestra.