Cómo calcular la capacidad de búfer

Los tampones que se utilizan habitualmente consisten en un ácido débil y su base conjugada o una base débil y su ácido conjugado.

Solución tampón - Ejemplos

1. HCO₃^- /CO₃^2- buffer
2. H₂correos₄^- / HPO₄^2- buffer
3. CH₃COOH / CH₃ARRULLO^- N / A⁺ buffer

Preparación de la solución tampón

Cuando queremos preparar solución tampón, tomamos,

1. Un ácido que tiene el valor pKa más cercano al pH requerido y su sal de base conjugada o,
2. Una base que tiene el valor de 14-pKb más cercano al pH requerido y su sal ácida conjugada.

Relación de amortiguación

La relación de amortiguación de los dos componentes se encuentra en la famosa ecuación de Henderson-Hassel Bach

 pH = pKa + log B / A    (B = base, A = ácido)

Capacidad del búffer

La capacidad del búfer nos dice qué tan fuerte es el búfer en términos de soportar cualquier adición de base o ácido. Esto depende de dos cosas, la relación de amortiguación y las concentraciones reales de los dos componentes. Un tampón es fuerte cuando ambos componentes están en concentraciones iguales. Esto sucede solo si pH = pKa o 14-PKb. Además, sabemos que la relación de amortiguamiento se puede obtener de múltiples maneras..

Por ejemplo, si B / A = 2 entonces podría ser obtenido por,

B = 2 moldm^-3    y A = 1 moldm^-3

B = 0.2 moldm^-3 y A = 0.1 moldm^-3

B = 0.02 moldm^-3 y A = 0.01 moldm^-3 y así.

Sin embargo, se ha demostrado que a mayor concentración, mayor capacidad de amortiguación..

La capacidad del búfer está dada por el índice de búfer β.

β = ∆B / ∆pH

∆B = cantidad de ácido fuerte o base fuerte agregada (en moldes de molaridad^-3) y ∆pH = la diferencia de pH causada por la adición de una base fuerte o ácido fuerte.

Cómo calcular la capacidad de búfer 

PASO 1: Toma 1 dm³ del amortiguador de intereses (1 litro)

PASO 2: Mida el pH inicial utilizando un medidor de pH calibrado con precisión, pH_X.

PASO 3: Agregue una cantidad conocida de ácido fuerte / base fuerte y mezcle bien la solución para permitir el equilibrio.

PASO 4: Mida el pH final de la mezcla con un medidor de pH calibrado con precisión, pH_y.

PASO 5: CÁLCULO

Para ilustrar, yo uso tampón acético, cantidad añadida de NaOH = 0.02 mol, pH x = 4.75 pH_y= 5.20

Sustituyendo a la ecuación.,

β = ∆B / ∆pH = 0.02 mol / (5.20-4.75)

                                = 0.044mol

NOTA: Siempre se calcula la capacidad del buffer para 1 dm.³ del buffer. Si utiliza un volumen de búfer diferente, siempre calcule en consecuencia.

Digamos, la diferencia de pH anterior fue dada por 500.0 cm.³ del tampón, entonces β = (0.044 mol / 2) = 0.022 mol

Porque el volumen es ½ de 1dm.³ El valor obtenido se multiplica por ½..