Soluciones amortiguadoras y escala colorimétrica de Ph (página 2)

PROCEDIMIENTOS Y RESULTADOS

Se preparó una solución buffer ácida, mezclando 80 ml de solución de ácido acético 0,2N con 20 ml de solución de acetato de sodio 0,2N y se midió su pH registrando un valor de 4,3. Seguidamente se enumeraron 6 vasos de precipitados (beakers) de 50 ml cada uno; a los tres primeros (1, 2 y 3) se le añadieron 30 ml de agua destilada y a los tres restantes (4, 5 y 6), 30 ml de la solución buffer. Posteriormente se les agregaron dos gotas del indicador naranja de metilo a cada beaker, observándose la coloración registrada tabla N° 1. Luego a los beakers "2" y "5" se les añadieron 5 ml HCl 0,01N y a los vasos "3" y "6" 5 ml de NaOH.

TABLA N°1

Seguidamente se midió el pH de la solución contenida en cada uno de los beakers utilizando, primero el papel indicador, y luego el pHmetro, registrando los valores indicados en la tabla N° 2. Por último se calcularon los pH teóricos de la solución buffer y de los beakers 2, 3, 5 y 6 a través del siguiente procedimiento:

Ph de la solución Buffer

Ka = 1,8 x 10-5

Vácido = 80 ml

Vsolución = 100 ml

Nácido = 0,2

Nácido x Vácido = Nsolución x Vsolución

Nsolución = = 0,16

M = = = 0,16

Vbase = 20ml

Vsolución =100 ml

Nbase = 0,2

Nbase x Vbase = Nsolución x Vsolución

Nsolución = = 0,04

M = = 0,04

CH3CO2Na CH3CO2- + Na+

0,04 0,04

CH3CO2H + H2O CH3CO2- + H3O+

0,16 – X 0,04 + X X

pH = pKa + log pKa = -log Ka

pH = 4,74 + log = 4,74 + log 0,25 = 4,14

– BEAKER 1. Agua destilada.

• BEAKER 2. Agua destilada + 5 ml HCl 0,01 N.

[HCl] = = 1,42.10-3

• BEAKER 3. Agua destilada + 5 ml de NaOH 0,01 N

[NaOH] = = 1,42.10-3

• BEAKER 4. Solución Buffer: Este pH viene a ser el mismo que tiene la solución amortiguadora, es decir 4,14.

• BEAKER 5. Solución Buffer + 5 ml de HCl 0,01 N

[CH3CO2H] = = 0,137

[CH3CO2Na] = = 0,034

[HCl] = = 1,428.10-3

pH = pka + log

pH = – log [1,8 x 10-5] + log

pH = 4,11

• BEAKER 6. Solución Buffer + 5 ml de NaOH 0,01 N

[CH3CO2H] = = 0,137

[CH3CO2Na] = = 0,034

[NaOH] = = 1,428.10-3

pH = pka + log

pH = – log [1,8 x 10-5] + log

pH = 4,16

TABLA N°2

% De Error

Se calculo el porcentaje de error tomando en cuenta el PH de la solución preparada (buffer) medido por el pHmetro y el PH calculado.

ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES

Una disolución reguladora o amortiguadora, tiene la capacidad de resistir los cambios de pH cuando se agregan pequeñas cantidades de ácidos y bases. Este debe contener una concentración relativamente grande de ácido para reaccionar con los OH- que se le añadan; y también debe contener una concentración semejante de la base semejante para que reaccione con la cantidad de iones H+ que se le añada.

Además, los componentes ácidos y básicos del amortiguador no deben consumirse el uno al otro en una reacción de neutralización. Esto requerimientos se satisfacen con un par ácido Ion base conjugado, por ejemplo un ácido débil y su base conjugada (suministrado por una sal) o una base débil y su ácido conjugado (suministrado por una sal).

Un método bastante satisfactorio para determinar el PH de una solución consiste en la utilización de los indicadores de PH. Estos son ácidos(o base)muy débiles que tienen un color diferente de su base (o ácido conjugado).

Cuando el indicador se encuentra predominante en su forma ácida o básica, tiene una coloración nítida .A medida que la disociación o asociación sea apreciable, se observa un cambio gradual de la coloración de la solución.

Este cambio se origina por la superposición de los colores característico de sus formas ácidas o básicas. En el caso del indicador utilizado, naranja de metilo, en su forma ácida su color característicos es rojo, razón por la cual el beaker 2, (agua destilada) al agregarle HCl aporto el color rojo y al agregarle NaOH, Debió haber adoptado un color casi amarillo, pero el cambio no persistió (apenas aclaro un poco). En los otros beakers no hubo cambio.

Al realizar un análisis de PH de cada uno de los beakers calculados y el PH registrado por el aparato se puede concluir que:

• El PH del beaker 1, teóricamente es 7, según el aparato, es 5, por lo cual se deduce que el aparato no estaba en las condiciones adecuadas y con respecto al valor observado con el papel, pudo haber un error en percepción. No se encuentra otra causa debido a que el naranja de metilo, por ser un indicador, no influye en grandes proporciones en el PH de la solución buffer.
• El PH de el agua destilada al agregarle un ácido, debe disminuir tal como se plantea inicialmente, por haber un aumento de las concentraciones de iones hidrónios (H+).Por el contrario al agregarle una base debe aumentar, debido al aumento de las concentraciones de iones de hidrónios. En las experiencias, efectivamente, disminuye el PH adicional HCl y aumenta al agregarle NaOH.
• El PH de la solución de buffer original es 4,14; y el PH registrado por el pHmetro en la solución buffer que contiene el indicador; es de 4,24; lo cual no concuerda porque el PH no debería variar, ya que el indicador no influye en el Ph de la solución buffer.
• Como se dijo inicialmente, las soluciones amortiguadoras, resisten cambios bruscos de pH, es por eso que al adicionarle 5 ml de HCl y 5 ml de NaOH, la variación de PH de la solución Buffer es muy pequeña. Si esta solución no fuese reguladora al agregarle el HCl (ácido fuerte), el PH disminuía en grandes proporciones, por el contrario al adicionarle NaOH aumentaría.

Las disoluciones reguladoras son muy importantes en los sistemas químicos y biológicos. El PH de la sangre es alrededor de 7.4; en tanto que el del jugo gástrico humano es alrededor de 1,5. En la mayor parte de los casos, estos valores de pH, que son cítricos para el funcionamiento adecuado de las encimas y del alcance de la presión osmótica, se mantienen gracias a alas disoluciones reguladoras.

BIBLIOGRAFÍA

• Química General. Brown-Le May.
• Enciclopedia Microsoft Encarta 2002
• Enciclopedia Visor
• Química General. Raymond Chang

Juan Carrillo Burgos

Maturín, junio de 2006