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SOLUCIÓN BUFFER

Estudiantes: Omar García corredor Daniel de la hoz Anderson Narvaez

2014211030 2014211000 2014111048

Docente: Marta Hernández Cuello

Grupo: 2

Universidad Del Magdalena Facultad de Ingeniería Programa de Ingeniería Agronómica

Santa Marta Lunes 25/febrero 2019-I

RESUMEN En la práctica de laboratorio, iniciamos realizando los cálculos de la molaridad que se requerían de cada una de las sustancias que utilizaríamos, luego preparamos 50ml de una solución de 1M de carbonato de sodio Na2CO3 medimos el pH de la solución, y el de esta al hacerla reaccionar con 20ml de NaHCO3 más 30 ml de Na2CO3 respectivamente. El mismo procedimiento, pero esta vez 50ml de 1M de bicarbonato de sodio NaHCO3 posteriormente medir su pH, luego hacerla reaccionar con 30ml de NaHCO3 más 20 ml Na2CO3, respectivamente medimos su pH; De una solución taponada cuando le adicionamos una base, en este caso el NaOH 0.1M. Luego a cada una de las mezclas se le tomo el pH. Se dividió el procedimiento en 2 partes, una donde se utilizaría 10mL de la solución 2 y dejarlo actuar con base y 10mL de solución 1 donde se utilizó NaOH se registró el pH de cada uno. una vez completada vimos los efectos amortiguadores acido base se observaron sus cambios de PH. Los resultados que se obtuvieron fueron variados, y no precisos teniendo en cuenta que al leer el pH de una sustancia hay diferentes factores, (ambientales y de procedimiento) que evitan una lectura correcta del PH de dicha sustancia. Cada integrante del grupo observó los resultados obtenidos, y verificaron visualmente el registro más apropiado para cada muestra. ABSTRACT In the laboratory practice, we started making the molarity calculations that were required of each one of the substances that we would use, then we prepared 100ml of a 1M solution of sodium carbonate Na2CO3 we measured the pH of the solution, and the one of this to the make it react with 20ml of NaHCO3 plus 30ml of Na2CO3 respectively. The same procedure but this time 100ml of 1M of sodium bicarbonate NaHCO3 subsequently measure its pH, then make it react with 30ml of NaHCO3 plus 20ml Na2CO3 respectively we measure its pH; From a plugged solution when we add a base, in this case 0.1M NaOH. Then to each of the mixtures the pH was taken. The procedure was divided into 2 parts, one where 10mL of solution 2 was used and letting it act with base and 10mL of solution 1 where NaOH was used, the pH of each was recorded. once completed we saw the base acid buffering effects were observed their PH changes The results that were obtained were varied, and not precise taking into account that when reading the pH of a substance there are different factors, (environmental and procedural) that avoid a correct reading of the PH of said substance. Each member of the group observed the results obtained, and visually verified the most appropriate record for each sample.

MATERIALES • • • ● • • • • •

Agua destilada Papel indicador de pH Baker Bureta Pipeta NaOH 0.1N NaHCO3 1M Na2CO3 1M Balanza electrónica

PROCEDIMIENTO Antes de iniciar con la práctica de laboratorio debemos tener en cuenta la cantidad de moles de los siguientes compuestos (Na 2CO3 y NaHCO3) posteriormente estos compuestos se disuelven en 50 Ml de agua destilada. Na2CO3= carbonato de sodio NaHCO3= bicarbonato de sodio Estos dos compuestos antes mencionados se encuentran a 1M

Na2CO3 ELEMENTO

PESO

TOTAL

Na2

23 * 2

46

C

12

12

O3

16* 3

48

PESO MOLECULAR

106

NaHCO3 ELEMENTO

PESO

TOTAL

Na

23

23

H

1

1

C

12

12

O3

16*3

48

PESO MOLECULAR

84

1mol * 0,05L= 0.05 * 106g = 5,3g aproximado Na2CO3 1mol * 0,05L= 0.05 * 84g = 4,2g aproximado NaHCO3 Después de calcular los pesos procedimos a realizar la primera solución, de acuerdo con el valor obtenido con la formula, esta solución se realizó en un Beaker añadiendo 5,3g Na2CO3 a 50mL de agua destilada. Medimos su pH. Luego añadimos 20ml de NaHCO3 1m más 30ml de Na2CO3 esto para solución 1 Para la solución 2 mismo procedimiento, pero añadimos 30ml de NaHCO3 1m más 20 ml de Na2CO3 Luego tomamos 10mL a cada uno de la solución anterior, y fue llevado a un beaker se le añadió 0,5ml de NaOH 0.1M (una sustancia básica), y procedimos a medir el pH en cada caso. . TABLA DE RESULTADO SOLUTO

SOLVENTE

PH

Solución sola Na2CO3

Agua destilada

8

Solución acompañada Na2CO3

20ml de NaHCO3 más 30ml de Na2CO3

9

Solución con base Na2CO3

NaOH 0.1M

10

TABLA DE RESULTADO SOLUTO Solución sola NaHCO3

SOLVENTE Agua destilada

PH 10

Solución acompañada

NaHCO3 30ml de NaHCO3 más 20ml de Na2CO3

Solución con base NaHCO3 NaOH 0.1M

11 12

DISCUSION DE RESULTADOS 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 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. Estos 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 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. Al realizar un análisis de PH de cada uno de los beakers calculados y el PH registrado por el aparato se puede concluir que: En la práctica se pudo observar que el pH obtenido fue de 10 dando colores amarillos purpura oscuro, teniendo en cuenta que la solución agregada fueron 0.1M de NaOH El PH del agua destilada al agregarle un ácido, debe disminuir tal como se plantea inicialmente, por haber un aumento de las concentraciones de iones hidronios (H+). Por el contrario, al agregarle una base debe aumentar, debido al aumento de las concentraciones de iones de hidronios.

Conclusiones Las reacciones químicas que se producen en soluciones acuosas necesitan que el pH del sistema se mantenga constante, para evitar que ocurran otras reacciones no deseadas, con esto podemos entender que las soluciones, buffer son aquellas capaces de mantener la acidez o basicidad de un sistema dentro de un intervalo de pH, por lo cual tiene muchas aplicaciones tanto en la industria como en el laboratorio. Después de realizar cada una de las pruebas midiendo el PH, se puede decir que alguna de estas medidas no son las más exactas ya que al funcionar con marca de colores esta puede estar sujeto al criterio y a la visión de cada uno de los integrantes de cada grupo. Teniendo en cuenta que una solución buffer es una mezcla en concentraciones relativamente elevadas de un ácido y su base conjugada, es decir, sales hidrolíticamente activas. Tienen la propiedad de mantener estable el pH de una disolución frente a la adición de cantidades relativamente pequeñas de ácidos o bases fuertes. Pudimos observar cómo estas sustancias funcionan en la práctica, dando como resultado la neutralización de las sustancias. Las sustancias amortiguadora ayudan a que el pH de una reacción. se mantenga constante, por lo que da un equilibrio químico durante la reacción, en esta práctica de laboratorio observamos el cambio de pH de las sustancias al someterlas a compuestos básicos y ácidos; sin embargo, solo con la inspección visual realizada no es la mejor manera de determinar el pH de las sustancias, es necesario utilizar un instrumento especializado para dicho registro, en este caso el peachimetro y así obtener una medición más exacta del pH de la sustancia. La acidez y la basicidad constituyen el conjunto de propiedades características de dos importantes grupos de sustancias químicas. Los ácidos y las bases. Las ideas actuales sobre tales conceptos químicos consideran los ácidos como dadores de protones y las bases como aceptadoras. Los procesos en los que interviene un ácido intervienen también su base conjugada, que es la sustancia que recibe el protón cedido por el ácido. Al momento de realizar la práctica se pudieron cometer errores en la medición del pH por diferentes factores, debido a esto los resultados no fueron los más exactos. Debe tenerse en cuenta que pueden ocurrir errores en la medición por algún impedimento, aunque se recomienda ser muy preciso y tener atención en el manejo de las soluciones para evitar errores en el resultado.

preguntas complementarias 1. ¿cuantas moles de NaOH se requieren para cambiar el PH de un litro de solución amortiguadora.? R/ Como para ambas disoluciones utilizamos 0.5 mL para cambiar su pH, por tanto: NaOH = 40gr molaridad = moles de soluto litros de solución 1M = moles de soluto litros de solución = 1M x 0.05 lts = 0.05 mol de NaOH

moles= molaridad x litros de solución

Se requieren 0.05 moles de NaOH para cambiar el PH de la solución amortiguadora NAHCO3 y de NaCO3 2. ¿cuál de las disoluciones amortiguadoras tienen un PH menor que el Pka.? R/ Disolución #1. Na2CO3 1M (50mL) + NaOH (0,5mL) PH = Pka + Log [A-] [H+] Pk = -Log ka

Ka = [A-][H+] [AH] Ka = 2.3*10-8 pka = -Log (2.3*10-8) pka = 7.63 PH = 7.63 + log 0.08/0.05 = 7.83 Tiene mayor PH que el Pka Disolución #2 Na2CO3 + NaHCO3 1M (50mL) + NaOH (0,5mL) PH = Pka + log [A-] [H+] Pk = -logka ka = [A-][H+] [AH] ka = (2.3x10-8 + 4.9x10-7) Pka = -log (2.3*10-8 + 4.9*10-7) Pka= 7.63 PH = 7.63 + log 0.07+0.08/0.05 = 8.10 Tiene mayor PH que el Pka 3, ¿cuál es la [] en términos de molaridad de los amortiguadores (NaHCO3 y Na2CO3)? R/ molaridad = moles de soluto Litros de solución 1M = moles de soluto Litros de solución = 1M x 0.05 lts = 0.05 mol de NaHCO3 y Na2CO3 La molaridad de esta disolución es 0.05 mol

BIBLIOGRAFIA 1. (1). Quinteros, Carolina. Química general y orgánica. Manual de laboratorio, Nutrición, 2014 Universidad de Talca. 2. (2). Concepto de PH http://www.quimicayalgomas.com/quimica-general/acidos-ybases-ph-2/ consultado el 22 de febrero de 2019. 3. (3) y (4) (Preuniversitario Cpech) Química 2013. 4. Equilibrio Acido base http://www.uclm.es/profesorado/pablofernandez/QG-05equilibrio%20acido%20base/equilibrio%20acido%20base.pdf consultado el 22 de febrero de 2019. 5. https://puraquimica.files.wordpress.com/2011/06/prc3a1ctica-4-qg-preparacic3b3nde-soluciones1.pdf 6. http://guayanaweb.ucab.edu.ve/tl_files/ingenieria_industrial/files/laboratorios/Sema na%20N%204%20Preparacion%20de%20Soluciones.pdf 7. https://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20110309183427AAcUJm8 8. https://es.khanacademy.org/science/biology/water-acids-and-bases/acids-bases-andph/a/acids-bases-ph-and-bufffers 9. http://www.monografias.com/trabajos14/escalaph/escalaph.shtml#in 10. http://webdelprofesor.ula.ve/farmacia/analui/Archivos/Clase_CHTOS.pdf 11. http://www.ing.unp.edu.ar/asignaturas/quimica/practicos_de_laboratorio_pdf/lab3.p df 12. https://puraquimica.files.wordpress.com/2011/06/prc3a1ctica-4-qg-preparacic3b3nde-soluciones1.pdf 13. https://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20110309183427AAcUJm8 14. http://www.monografias.com/trabajos14/escalaph/escalaph.shtml#in 15. http://webdelprofesor.ula.ve/farmacia/analui/Archivos/Clase_CHTOS.pdf 16. http://www.ing.unp.edu.ar/asignaturas/quimica/practicos_de_laboratorio_pdf/lab3.p df

Introducción En química se conoce como soluciones buffer a las sustancias que afectan a la concentración de los iones de hidrogeno o hidronios en el agua, es decir “mantienen constante el pH cuando se adicionan pequeñas cantidades de ácidos o bases. El control de pH es importante en numerosas reacciones químicas, en los sistemas biológicos” 1. Para poder realizar una solución buffer se deben saber algunos conceptos básicos como son: El pH es el logaritmo negativo de la concentración molar de los iones hidrogeno o protones (H+) o iones hidronio (H 3O) es un parámetro muy usado en química para medir el grado de acidez o alcalinidad de las sustancias”2. Existe una escala de pH que fluctúa entre el 0 a 14, donde la solución ácida está entre 0 y 7; pH neutro se considera el 7; y el básico o alcalino fluctúa entre 7 y 14 de dicha escala. Se han definido diversos conceptos de ácido-base el más usado es el de Brönsted–Lowry. Propone que los “ácidos son sustancias químicas capaces de ceder protones a la disolución”3. Por otra parte, define que las “bases son aquellas sustancias capaces de ceder uno o más protones de otra molecula”4 Las soluciones buffer deben estar compuestas por un ácido débil y la respectiva sal de este acido o una base débil y su sal de dicha base. Desde un punto de vista cualitativo, la teoría electrónica de Arrhenius dice “que un ácido o una base son fuertes cuando están muy disociados en disolución acuosa y, débiles, cuando están poco disociados”5. Según Brönsted-Lowry, un ácido será fuerte si tiene elevada tendencia a ceder protones y una base será fuerte si tiene elevada tendencia a captar protones....