Preparación de Soluciones Tampón: Objetivos, Características y Métodos, Apuntes de Química

¡Descarga Preparación de Soluciones Tampón: Objetivos, Características y Métodos y más Apuntes en PDF de Química solo en Docsity! ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO VICERRECTORADO ACADÉMICO DIRECCIÓN DE DESARROLLO ACADÉMICO PREPARACIÓN DE TAMPONES FACULTAD: CIENCIAS CARRERA: INGENIERÍA QUÍMICA INTEGRANTES: DOCENTE: Dr. CARLOS PILAMUNGA CAPU Contenido ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO VICERRECTORADO ACADÉMICO................................................................................................................................1 INTEGRANTES:................................................................................................................................1 1. Objetivos..........................................................................................................................................2 2. Introducción....................................................................................................................................3 3. Marco teórico..................................................................................................................................4 Bibliography......................................................................................................................................12 1. Objetivos Tampón Los tampones son disoluciones de un ácido débil y su base conjugada o de una base débil y su ácido conjugado. En química analítica, los tampones se utilizan normalmente en cromatografía de líquidos de alta resolución de fase inversa (RP-HPLC), cuando la muestra contiene grupos funcionales ácidos o básicos. Los tampones mitigan la influencia de los iones de hidrógeno o hidronio y de hidróxido, reduciendo posteriormente la fluctuación del pH. pH de un tampón Un amortiguador puede resistir cambios en el pH porque los dos componentes (ácido y base conjugados) están presentes en cantidades apreciables en el equilibrio y son capaces de neutralizar pequeñas cantidades de otros ácidos y bases (en forma de H+ y OH-) cuando se agregan a la solución. Tampones básicos Los tampones básicos son tampones que regulan el pH a valores superiores a 7 y suelen estar formados por una base débil y una sal de su ácido conjugado. De forma similar a los tampones ácidos, en los tampones básicos la base débil elimina el H+ añadido y el ácido conjugado elimina el OH- añadido. Tampones neutros Mantienen el pH de una solución en torno a 7 y están formados por sales de ácidos polipróticos. En algunos casos, tanto el que desempeña el papel de ácido débil como su base conjugada son sales procedentes de la neutralización parcial de un ácido que tiene varios protones, como el ácido fosfórico. El pH de una solución tampón depende de la constante de disociación, Ka del ácido (o Kb de la base), así como de la relación entre las concentraciones del ácido (base) y de su base conjugada (ácido). Esta dependencia se describe mediante la conocida ecuación de Henderson-Hasselbalch, que se utiliza a menudo en química y bioquímica para realizar los cálculos necesarios en la preparación de soluciones tampón para su uso en el laboratorio Ecuación de Henderson-Hasselbalch Para un ácido débil HA y su base conjugada A−: pH = pKa + log [HA]/[A-] Rango de pH Cada par ácido-base conjugado tiene un rango de pH característico en el que funciona como un tampón eficaz. El rango útil es cuando el pH = pKa ± 1. Esto representa el punto de la valoración que está a la mitad del punto de equivalencia. Esta región es la más eficaz para resistir cambios de pH cuando se añade un ácido o una base. Basándose en la ecuación de Henderson-Hasselbalch, se puede ver que el pH de la solución tampón es igual al valor pKa del ácido cuando las concentraciones del ácido conjugado y de la base conjugada son aproximadamente iguales (con un factor de 10 entre ellas), porque log(1) = 0. En otras palabras, la relación entre la base y el ácido en la solución tampón debe ser mayor que 0,1 pero menor que 10. Capacidad tampón La capacidad tampón (capacidad amortiguadora o capacidad reguladora) puede definirse como la cantidad de un ácido fuerte o de una base fuerte que debe añadirse a un litro de una solución para que su pH cambie en una unidad. Figura1 regulación en el pH Tampones fisiológicos importantes La acción tampanadora es importante en los sistemas vivos como medio para mantener un entorno interno estable y relativamente constante, lo que se conoce como homeostasis. Pequeñas moléculas como el bicarbonato y el fosfato proporcionan capacidad amortiguadora, al igual que otras sustancias, como la hemoglobina y otras proteínas. Tampón hidrógeno carbonato (bicarbonato) El tampón de carbonato (una mezcla de ácido carbónico e hidrógeno carbonato) regula la concentración de CO2 entre la atmósfera, los océanos y la biosfera. También es el componente principal del tampón sanguíneo. El mantenimiento del pH de la sangre se regula a través del tampón de bicarbonato. Tampón fosfato El sistema tampón de fosfato actúa de forma similar al tampón de bicarbonato, pero tiene una acción mucho más fuerte. El entorno interno de todas las células contiene este tampón compuesto por iones hidrógeno fosfato e iones dihidrógeno fosfato. En condiciones en las que el exceso de hidrógeno entra en la célula, reacciona con los iones de hidrógeno fosfato, que los aceptan. En condiciones alcalinas, los iones dihidrógeno fosfato aceptan el exceso de iones de hidróxido que entran en la célula. Tampón de proteínas Las proteínas están formadas por aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Los aminoácidos poseen un grupo amino y un grupo ácido carboxílico. A pH fisiológico, el ácido carboxílico existe como ion carboxilato (COO-) con carga negativa y el grupo amino existe como ion NH3 +. Tampón hemoglobina El pigmento respiratorio presente en la sangre, la hemoglobina, también tiene una acción amortiguadora en los tejidos. Puede unirse a protones u oxígeno en un momento dado. La unión de uno libera al otro. Tampones para ciencias de la vida Muchos procesos bioquímicos se ven notablemente perjudicados incluso por pequeños cambios de pH. Por lo tanto, normalmente es necesario estabilizar el pH mediante la adición de un tampón adecuado al medio, sin afectar al sistema investigado. Los tampones Tris, Glicina, HEPES y PBS son algunos ejemplos de nuestros tampones para ciencias de la vida.  = 0.631 * [AH] 0.631 * [AH + [AH]= 1 ; 1.631*[AH] = 1 ; [AH]= 0.631 moles/ litros [AH]  m= PM + n-moles= 136.09 * 0.613= 83.42 g KH2PO [A-]  m= PM + n-moles= 174.18 * 0.387= 67.41 g K2HPO4 Para un litro de tampón: 1M 83.42g KH2PO4 67.41g K2HPO4 H2O hasta 1000ml pH = 7 Preparación buffer 10.0 Preparar 500 ml de una solución amortiguadora de pH=10 de concentración 0.075M pKa=pH ± 1 H 2C O3→ H+¿+HC O3 −¿Keq=4.3 x10−7 pKa=6.37 ¿ ¿ HC O3 −¿→ H +¿+C O3 2−¿Keq=5.6 x 10 −11 pKa=10.25¿ ¿ ¿ Ácido: HC O3 −¿→ sal que contengael ion → NaHC O3¿ Base Conjugada: C O3 2−¿→ sal que contengael ión → N a2 C O3¿ Ecuación de Henderson-Hesselbach pH=pKa+log [ Base conjugada ] [ ácido ] 10=10.25+ log [ Base conjugada ] [ ácido ] 10−10.25=+ log [ Base conjugada ] [ ácido ] −0.25=log [ Base conjugada ] [ ácido ] 10−0.25 =10 log [Base conjugada ] [ ácido ] 0.56= [ Baseconjugada ] [ ácido ] 0.56∗[ ácido ]=[ Base conjugada ] ecuación1 Canalítica= [ Base conjugada ]+ [ ácido ] ecuación 2 0.075=[ Base conjugada ]+ [ ácido ] 0.075=[ ácido ] 0.56+ [ ácido ] 0.075=1.56 [ ácido ] [ ácido ]= 0.075 1.56 =0.048 M De la ecuación 1: 0.56∗[ ácido ]=[ Base conjugada ] ecuación1 0.56∗0.048 M=[Base conjugada ] [ Base conjugada ]=0.027 M NaHC O3 Ácido M= n V 0.048 M= n 0.500 L 0.048 M∗0.500 L=n n=0.024 moles 0.024 moles∗84 gNaHC O3 1mol =2.019 gNaHC O3 N a2 C O3 Base Conjugada M= n V 0.027 M= n 0.500 L 0.027 M∗0.500L=n n=0.0135 moles 0.0135 moles∗106 gN a2C O3 1mol =1.4310 gN a2C O3 Bibliography Brown Glen H, Sallee Eugene M. 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