Cómo calcular la capacidad de amortiguamiento

Escrito por contributing writer | Traducido por andrés marino ruiz
Cómo calcular la capacidad de amortiguamiento

Calcula la capacidad de amortiguamiento de una solución.

Jack Hollingsworth/Photodisc/Getty Images

Las soluciones amortiguadoras son soluciones que resisten a los cambios en el pH. Son importantes en los sistemas químicos y biológicos. La capacidad de amortiguamiento (B) está definida como la habilidad de la solución de retener su pH cuando los iones de hidróxido (OH-) son cambiados. B varía según un número de factores, incluyendo temperatura, la concentración de la solución, el pH de la solución y la constante de disociación del componente ácido de la solución amortiguadora: B=dn/d(pH)=2.303[(Kw/[H+])+[H+]+((Ca*Ka*[H+])/((Ka*[H+])^2))].

Nivel de dificultad:
Difícil

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Necesitarás

  • La constante de auto-ionización del agua, Kw, a temperatura y presión de la reacción
  • La concentración de protones, [H+]
  • La concentración analítica del ácido débil que constituye la solución, Ca, donde Ca=[H+]+[HA]
  • La constante de disociación del ácido débil que constituye la solución, Ka

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Instrucciones

  1. 1

    Divide la constante de auto-ionización del agua, Kw, por la concentración de protones en la solución. Este término de la ecuación, Kw/[H+], es independiente de la solución y es, en cambio, una propiedad del agua. Se vuelve significativo cerca de un pH de 11,5.

  2. 2

    Añade la concentración de protones, [H+]. Este término de la ecuación, [H+], es también independiente de la solución. Se vuelve significativo cerca de un pH de 2. Coloca este número a un lado y llámalo "A".

  3. 3

    Multiplica la concentración analítica del ácido, Ca, por la constante de disociación del ácido, Ka, y luego por la concentración de protones, [H+]. Coloca este número a un lado y llámalo "B".

  4. 4

    Multiplica Ka por [H+], y luego multiplica el resultado por sí mismo. Llámalo "C".

  5. 5

    Divide B por C. Llama "D" al resultado. Este término es donde la cantidad y tipo de solución utilizada influencia a B.

  6. 6

    Suma A a D, y multiplica el resultado por 2,303. Este resultado es B.

Consejos y advertencias

  • La forma más fácil de hallar [H+], si es que no lo tienes, es utilizar el pH de la solución y la definición de pH: pH= -log[H+]. Asegúrate de usar logaritmo en base 10, no en base e (es decir: ln) cuando hagas los cálculos. Por ejemplo, si el pH de la solución es 5, entonces 5= -log [H+], y [H+] = 10^-5.
  • B es maximizado cuando el pH de la solución es igual al pKa del ácido en la solución. Cuando el pH de la solución mueve una unidad de pH del pKa en cualquier dirección, la eficacia de la solución decae en un 33% de su capacidad máxima. En estos pHs, hay una diferencia de 10 veces la concentración del ácido en la base. Esto se deduce de la ecuación de Henderson-Hasselbalch: pH=pKa+log([A-]/log[HA]).
  • Kw varía según la temperatura y presión de la reacción. A presión y temperaturas normales, Kw = 1*10^-14. Cuando se busque la capacidad de amortiguamiento, utiliza este número para Kw a no ser que sepas que la temperatura o presión serán distintos, o si estás resolviendo el problema para una clase de química que plantea distintas condiciones.

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