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SeEscuela Nacional de Ciencias Biológicas Laboratorio de principios de fisicoquímica

Práctica 4. Mediciones de pH y capacidad reguladora.

Profesor: José Noé Lizárraga Camacho

Integrantes. López Villagran Cristopher Aldair Martínez Cárdenas Andrea Martínez Cruz Zaida Brigitte

Fecha:03/10/2021

Práctica 3. Mediciones de pH y capacidad reguladora. INTRODUCCIÓN. El químico Svante August Arrhenius fue más allá. En 1887 propuso que el hidrógeno ácido era hidrógeno que se desprendía de las sustancias ácidas como ion hidrógeno, escrito H+ y coloquialmente denominado protón. Esto permitió dar una definición más concreta sobre las bases. Arrhenius conjeturó que, si las bases neutralizan a los ácidos sería porque contienen un ion de carga opuesta que da lugar a la formación de una sustancia que no es ni ácida ni básica, sino neutra. Pensó que ese ion sería el OH-, ya que al unirse al H+ de los ácidos, daría lugar a la formación de agua, H2O. Las definiciones de Arrhenius para los ácidos y las bases son limitadas, sobre todo para las bases, ya que no todas las sustancias de propiedades básicas contienen OH-, como por ejemplo una conocida base que utilizamos como producto de limpieza: el amoníaco, NH3. Sin embargo, y a pesar de sus inconvenientes, esta teoría estuvo vigente casi cuarenta años, durante los cuales se fueron sucediendo nuevas ideas que darían lugar a teorías más completas. El químico Johannes Nicolaus Brønsted y el químico Thomas Martin Lowry, simultáneamente, pero siguiendo líneas de trabajo diferentes, propusieron en 1923 una definición más precisa sobre los ácidos y las bases. Esta definición forma parte de la que conocemos como teoría ácido-base de Brönsted-Lowry. Según esta teoría, los ácidos son sustancias capaces de donar un protón (H+), mientras que las bases son capaces de aceptarlos. De esta manera las reacciones entre ácidos y bases pueden interpretarse como reacciones de transferencia de protones. Así por ejemplo el amoníaco (NH 3), es una base porque es capaz de captar H+ y formar el ion amonio (NH4+). Muchas de las reacciones químicas que se producen en solución acuosa necesitan que el pH del sistema se mantenga constante, para evitar que ocurran otras reacciones no deseadas. Las soluciones reguladoras o “buffer” son capaces de mantener la acidez o basicidad de un sistema dentro de un intervalo reducido de pH, por lo cual tienen múltiples aplicaciones, tanto en la industria como en los laboratorios. Estas soluciones contienen como especies predominantes, un par ácido / base conjugado en concentraciones apreciables. (Mayores que 10 – 2 M) Se puede preparar disolviendo en agua cantidades adecuadas de un ácido débil y una sal de su base conjugada, (o una base débil y una sal de su ácido conjugado); también se puede obtener una solución reguladora haciendo reaccionar parcialmente (por neutralización) un ácido débil con una base fuerte, o una base débil con un ácido fuerte. Una vez formada la solución reguladora, el pH varía poco por el agregado de pequeñas cantidades de un ácido fuerte o de una base fuerte, y pierde su capacidad reguladora por el agregado de agua (dilución). Ecuación de Henderson - Hasselbach o Ecuación Buffer: Consideremos un ácido monoprótico débil: HA, de constante Ka, con una concentración Ca, y una sal de su base conjugada NaA de concentración Cb. Dado que la especie química A está presente en la solución como el anión A- y como el ácido HA, se puede expresar la condición de conservación de materia

DESARROLLO EXPERIMENTAL.

CÁLCULOS Para calcular la capacidad reguladora, tenemos: β =

𝐵 𝑝𝐻

B=Es el incremento de la base agregada en equivalente/litros. Calculamos el incremento pH en el alkaseltzer con HCl de 2 a 4 mL B=4-2= 2 mL pH= 6.87-6.84=0.03 β =

𝐵 𝑝𝐻

Sustituimos valores. β =

2 𝑚𝐿 0.03

=66.66

Calculamos el incremento pH en el alkaseltzer con NaOH de 2 a 4 mL B=4-2= 2 mL pH=8.65-7.15=1.5 β =

𝐵 𝑝𝐻

Sustituimos valores. β =

2 𝑚𝐿 1.5

=1.33

Calculamos el incremento pH en el agua con HCl de 2 a 4 mL B=4-2= 2 mL pH=1.27-1.54=-0.27 β =

𝐵 𝑝𝐻

Sustituimos valores. β =

2 𝑚𝐿 −0.27

=-7.40

Calculamos el incremento pH en el agua con NaOH de 2 a 4 mL B=4-2= 2 mL pH=13.55-13.40=0.15 β =

𝐵 𝑝𝐻

Sustituimos valores. β =

2 𝑚𝐿 0.15

=13.33

RESULTADOS.

ANÁLISIS DE RESULTADOS. Se realizó la determinación de pH de muestras comerciales como refresco, leche, jugo, de las muestras se observa que la leche tiene un pH casi neutro, mientras que el refresco tiene un pH demasiado ácido esto se debe a que en su preparación se inyecta dióxido de carbono el cual se disuelve con el agua generando ácido carbónico que es el encargado de brindar iones hidronio manteniendo su pH ácido. Se evaluó la capacidad amortiguadora de una tableta de Alka-Seltzer en agua, la cual formó una solución reguladora. Estas soluciones se generan al hacer reaccionar un ácido y su base conjugada, para mantenerlas en equilibrio. La

capacidad reguladora es la capacidad de una sustancia para resistir cambios de pH. El alka-seltzer se utiliza para combatir la “hiperacidez”ya que contiene principalmente bicarbonato de sodio y ácido acetilsalicílico. El bicarbonato de sodio en disolución forma iones sodio e iones bicarbonato, estos últimos toman los iones hidrógeno que hay en exceso formando ácido carbónico, el cual es un ácido débil y poco disociable, disminuyendo así la acidez. CONCLUSIONES. La ecuación de Nernst se utiliza para calcular potenciales de electrodo y potenciales de celda cuya concentración y presión parcial difieren de las de estado estándar. La antocianina contenida en la col morada nos ayuda a identificar pHs ácido o básicos de una disolución según su pH. Las soluciones reguladoras son capaces de mantener la acidez o basicidad de un sistema dentro de un intervalo reducido de pH. La capacidad reguladora es la capacidad de una sustancia para resistir cambios de pH CUESTIONARIO. 1. Realice un esquema de un electrodo de vidrio y uno de calomel.

vidrio

calomel

2. ¿Por qué es importante la temperatura en una medición de pH? Debido a que la temperatura altera el pH; al incrementar la temperatura las moléculas tienden a separarse en sus elementos, al aumentar las moléculas descompuestas lo cual altera el pH. 3. En cervezas y refrescos, ¿cuál es el pH aproximado y cuál es el ácido que proporciona los iones hidronio? Cerveza pH 4.5 Refrescos pH 2.5 El ácido carbónico es el donador de iones hidronio 4. ¿Cuáles son los ácidos responsables de la acidez de los limones y del vinagre? Limones - Ácido cítrico

Vinagre - Ácido acético. 5. ¿A qué se debe que los shampoos que se anuncian como neutros no lo son? Aunque el valor de pH de 7 es de hecho el punto neutro en el medio acuoso, el valor de pH del champú más adecuado para el contacto con el cabello y la piel es de 5,5 (ligeramente ácido). Esto se debe a que la proteína de la piel contiene grupos tanto ácidos como básicos. Las proteínas son menos susceptibles a la hidratación, hinchazón y daño a su pH isoeléctrico, en este caso, son las más difíciles de disolver en agua. 6. Hacer en una misma gráfica, las curvas de variación de pH contra el volumen añadido de álcali, para el agua y para la solución de alka seltzer.

7. Hacer en una misma gráfica, las curvas de variación de pH contra el volumen añadido de ácido, para el agua y para la solución de alka seltzer.

8. Determinar la capacidad reguladora del alka seltzer.

El ácido clorhídrico presentó una capacidad reguladora de 66.66 y el NaOH presentó una capacidad reguladora de 1.33 9. Mencionar los componentes del alka seltzer y escribir las reacciones químicas que se llevan a cabo cuando reaccionan con el HCl y con el NaOH. Al reaccionar el bicarbonato de sodio con el ácido cítrico, se produce anhídrido carbónico y citrato de sodio que forman la solución tampón y no permite que el HCl se disocie totalmente. Por lo tanto estabiliza el pH a un valor superior al del HCl disociado.El alka seltzer es un antiácido compuesto por bicarbonato de sodio, ácido cítrico y aspirina, cuando se disuelve en agua, los iones de bicarbonato reaccionan con el componente ácido de la tableta para producir dióxido de carbono gaseoso. 10. ¿Sobre qué principios funcionan las soluciones reguladoras (buffer)? Sobre el principio de Le Chatelier; el principio de Le Chatelier nos indica que si un sistema en equilibrio es perturbado, el sistema evoluciona para contrarrestar dicha perturbación, lo cual logra reducir y mantener constante la concentración de los iones H+. 11. ¿Cuáles son los principales pasos que se deben seguir en la preparación de una solución reguladora? Se preparan haciendo una solución al pH deseado aproximado y ajustar al agregar un ácido hasta que la lectura del pH indique el valor de pH requerido. Primero se pesan los componentes, se hace la disolución de estos, se hace un ajuste de pH y se hace una reposición al volumen final. 12. Mencione algunas aplicaciones importantes de las soluciones reguladoras en su área de especialización. En el área de farmacéutica son muy importantes a nivel de preparación de soluciones inyectables para poder mantenerlas con concentraciones semejantes a las del organismo; también son utilizados en el área de control de calidad de productos farmacéuticos en pruebas de disolución que se le realizan a tabletas y cápsulas REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. ● Alfaro Dubón S, A; Guzmán López J, E. (2007). Diseño de una guía práctica para la preparación conservación y correcto uso de soluciones amortiguadoras. San Salvador. Universidad de El Salvador. Facultad de química y farmacia. Pp. 35-38....