¿Qué ocurre cuando una base se añade a una solución tampón?

March 25

Las soluciones tampón se resisten a los cambios de pH. En una solución normal (no tamponada), la introducción de unas cuantas gotas de ácido o base podría alterar drásticamente el pH. La adición de sólo 1 oz de (31 por ciento) de ácido clorhídrico concentrado a un galón de agua, por ejemplo, podría cambiar el pH del agua de 7 a menos de 1. La adición de la misma cantidad de ácido a una solución tamponada, en comparación, es probable bajar el pH por sólo unas pocas décimas de una unidad de pH. La comprensión del mecanismo exacto por el cual amortigua función requiere un conocimiento básico de la química ácido-base.

pH

pH es una escala de 0 a 14 que mide la acidez o basicidad de una solución a base de agua. Un pH de menos de 7 indica una solución ácida; un pH de más de 7 indica una solución básica; y un pH de exactamente 7 indica una solución neutra.

Química ácido-base

Ácidos liberan protones (H?) A la solución, y las bases crean o liberan iones de hidróxido (OH?). Los ácidos y bases se caracterizan además por ser fuerte o débil. Un ácido fuerte se divide en sus respectivos iones en un proceso que se hace referencia como "disociación" y lo hace completamente. El ácido clorhídrico (HCl), por ejemplo, se disocia en protones y iones de cloruro (Cl?). "Complete" disociación significa que cada molécula de HCl se rompe.

Un ácido débil también se disocia, pero el proceso no está completo. El ácido acético (CH? COOH), por ejemplo, se disocia parcialmente en protones y iones acetato (CH? COO?), que representan la "base conjugada" del ácido acético. Dado que el ácido acético es un ácido "débil", sólo un pequeño porcentaje del ácido acético moléculas se disocian.

Soluciones tampón

Las soluciones tampón se resisten a los cambios en su pH, incluso cuando se añaden ácidos o bases fuertes a la solución tampón. Químicamente, un tampón es una combinación de un ácido débil y su base conjugada, o una base débil y su ácido conjugado. Un ejemplo sería ácido acético en combinación con un compuesto de acetato soluble en agua, tal como acetato de sodio (CH? COONa). Esta combinación crea un sistema de equilibrio en el que el ácido acético, los protones y los iones acetato están todos presentes de forma simultánea en la misma solución.

Principio de Le Chatelier

principio establece de Le Chatelier que cualquier tensión puesta en un sistema en equilibrio se traducirá en el sistema de ajuste para aliviar el estrés. Por lo tanto, la introducción de cualquier compuesto que consume uno de los productos de la reacción de equilibrio tendrá como resultado la generación de productos adicionales (en este caso, el ácido acético) por el consumo de reactivos (los protones y los iones acetato). O bien, un compuesto que introduce productos adicionales dará lugar a la generación de más reactivo (por el consumo de los productos).

Buffer + Base

Cuando una base se introduce en una solución tampón, que reaccionará con la especie más ácida, que es el protón (H?). Por lo tanto, si el hidróxido de sodio (NaOH) se introdujeron en el tampón de acetato / ácido acético de sodio se ha descrito anteriormente, entonces el hidróxido y el protón reaccionarían para convertirse en agua (es decir, el ácido y la base se neutralizar entre sí).

El equilibrio responderá mediante la generación de ácido adicional por el consumo de producto adicional. Es decir, más CH? Moléculas COOH dará a conocer un protón en solución para reemplazar los protones consumidos por la base. Este proceso continuará a medida que se añade más base, hasta el punto de que no quedan más moléculas de ácido acético. Este límite se conoce como la "capacidad tampón" de la solución. base adicional añade más allá de este punto será entonces alterar dramáticamente el pH de la solución.


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