El curso pasado estudiamos las reacciones de neutralización entre ácidos y bases y su utilidad como herramienta analítica (valoraciones ácido-base). Si se motoriza el pH durante una titulación ácido base el resultado es algo así:
En la gráfica se ven las curvas de un ácido fuerte y uno débil con una base fuerte. Las diferencias fundamentales son que el ácido débil arranca a un pH superior (menos ácido) y que el punto de equivalencia también se alcanza a un pH superior.
Mientras se va añadiendo base al ácido fuerte antes del punto de equivalencia, se neutraliza parcialmente, pero aun hay ácido en exceso y el pH se mantiene ácido. En el punto de equivalencia, no hay ni ácido ni base en exceso, y el pH es el del agua, 7; tras el punto de equivalencia, la base está en exceso y el pH se hace básico rápidamente.
La situación es parecida en el caso del ácido débil pero en la zona anterior al punto de equivalencia, la base neutraliza al ácido y lo convierte en su base conjugada, y el resultado es lo que se llama una disolución tampón o amortiguadora o buffer, de la que nos ocuparemos después.
Habitualmente, usamos un indicador para detectar el punto de equivalencia de la titulación. Un indicador es un ácido o una base débil que tiene la peculiaridad de que la forma ácida y la básica son diferente color. El cambio de color marca el punto final de la titulación y se produce a un pH que depende del valor de la constante del indicador, definiéndose la zona de viraje del indicador como pK-1 a pK+1. Para que la titulación no tenga error, el punto de equivalencia debe caer dentro de la zona de viraje del indicador.
Las disoluciones reguladoras, tampón o amortiguadoras se basan en el efecto del ion común. Buscan mantener constante el pH frente a pequeñas adiciones de ácidos y bases. Están constituidas por un ácido débil y una sal de su base conjugada o por una base débil y la sal de su ácido conjugado con concentraciones similares en ambos casos.
Consideremos un buffer hecho con un ácido débil y una sal del mismo: el pH de una disolución tampón se puede calcular despejando la concentración de hidronio de la expresión de la constante de acidez, considerando que la concentración de ácido en equilibrio es esencialmente la que hemos puesto nosotros, y que la concentración de la base conjugada es la de la sal que añadimos para hacer el tampón:
Consideremos un buffer hecho con un ácido débil y una sal del mismo: el pH de una disolución tampón se puede calcular despejando la concentración de hidronio de la expresión de la constante de acidez, considerando que la concentración de ácido en equilibrio es esencialmente la que hemos puesto nosotros, y que la concentración de la base conjugada es la de la sal que añadimos para hacer el tampón:
Esta última ecuación se llama ecuación de Henderson-Hasselbach.
Si el tampón se hace con una base y una sal de la base, se obtiene una expresión similar:
Cuando se añade un ácido, éste reacciona con la base del sistema y produce ácido, haciendo que globalmente cambien un poco las concentraciones de ambos, pero puesto que el pH depende de ambos, el efecto sobre éste es pequeño.
Cuando se añade un ácido, éste reacciona con la base del sistema y produce ácido, haciendo que globalmente cambien un poco las concentraciones de ambos, pero puesto que el pH depende de ambos, el efecto sobre éste es pequeño.
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