SOLUCIONES BUFFER

M Sc Ingº NELSON HUGO RAMÍREZ SICHE

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