AmortiguadoresAmortiguadores

• Cuando una sustancia se disuelve en el agua y puede liberar iones hidrógeno (H+) se describe como un ácido

• Una sustancia que libera iones hidróxido (OH-) al disolverse en el agua es una base:– No necesita tener OH previamente– NH3 reacciona con el agua y forma iones

NH4+ y deja libres OH-: por eso es una base

• Según la difinición de Bronsted:– Un ácido dona un protón– Una base acepta un protón

• Una extensión de esta definición:– El concepto par conjugado ácido –base

• Un ácido y su base conjugada• Una base y su ácido conjugado

t

• Los ácidos fuertes son electrolitos fuertes que se ionizan completamente en el agua– A. clorhídrico HCl

• HCL + H2O H3O + Cl-

– A. nítrico HNO3• HNO3 + H2O H3O + NO3

– A.sulfúrico SO4H2

• SO4H2 + H2O H3O + SO4 -

• La mayoría de ácidos son débiles:– Solo se ionizan de manera limitada en el

agua:

• En una disolución acuosa de ácido débil se encuentra:– Ácido sin ionizar– Iones H3O+ y– Base conjugada

• Acidos débiles:– A.fluorhídrico HF

• HF + H2O H3O + F-

– A.acético CH3 COOH• CH3 COOH + H2O H3O + CH3 COO-

• Las bases fuertes son electrolitos fuertes que se ionizan completamente en agua

– Hidróxidos de los metales alcalinos• Estos hidróxidos no son bases porque no

pueden aceptar un protón– NaOH en presencia de agua Na+ + OH-– KOH en presencia de agua K+ + OH-

• Pero cuando están ionizados el grupo OH- si es base porque puede aceptar un protón

• Las bases débiles se ionizan en forma limitada:– NH3 (amoníaco) es una base débil

• NH3 + H2O NH4+ + OH-

• La mayor parte de los procesos biológicos son muy sensibles al pH:– La concentración de ion Hidrógeno afecta el

estado iónico de las molécula biológicas– Cambios ligeros de pH pueden impedir

reacciones biológicas

• Las células están protegidas de las variaciones de pH por AMORTIGUADORES.

• Los amortiguadores reaccionan con hidrógeno o hidroxilos libres: resisten los cambios de pH

• Las soluciones amortiguadoras , generalmente, tienen:– Un ácido débil y su base conjugada

• Una disolución amortiguadora es una disolución de – 1) un ácido débil o base débil– 2) su sal

• Los 2 componentes deben estar presentes

• Esta disolución puede resistir los cambios de pH si se agregan pequeñas cantidades de ácido o base

• Los valores de pH son críticos para el funcionamiento de enzimas y el balance de la presión osmótica

• Para mantener estos valores actúan los sistemas amortiguadores

• Una solución amortiguadora debe tener:– Una concentración elevada de ácido que

reaccione con los iones OH- que se añaden

– Una concentración similar de base para neutralizar a los iones H+ que se añaden

– Los componentes ácido y base del amortiguador no deben consumirse a si mismos

• Esto se consigue:– Con un ácido débil y su base conjugada

(suministrada por una sal)

– Con una base débil y su ácido conjugado (suministrado por una sal)

• Una sal es un compuesto formado durante una reacción de neutralización entre un ácido y una base.

• En las reacciones acuosas ácido-base se forma agua y una sal.

• La sal es un compuesto iónico:– Con un cátión diferente de H+– Y un anión que no sea OH-

• ClH + NaOH ClNa + H2O

• En agua: las sales se disocian por completo y forman iones:– Hidrólisis de una sal: reacción entre un

catión o un anión de una sal con el agua

• La hidrólisis de una sal afecta el pH de una disolución

• Una sal que proviene de un ácido débil y una base fuerte:– CH3 COONa– Al disolverse en agua:

• CH3 COO- + Na+• El ión Na+ hidratado no tiene propiedades

ácidas ni básicas• Pero el ión acetato es la base conjugada

del ácido débil y tiene afinidad por los iones H+

• Si este ión se hidroliza :

• CH3COO- + H2O CH3 COOH + OH-

• Por lo tanto la disolución de CH3 COONa (acetato de sodio) es básica porque al hidrolizarse el ion acetato se han liberado OH-

• Al disolver una sal que proviene de un ácido fuerte y una base débil– NH4Cl – Al disolverse en agua:– NH4+ + Cl-– Cl- es la base conjugada de un ácido fuerte y

no tiene afinidad por H+– NH4+ (ión amonio) es el ácido conjugado

débil de la base débil NH3 y en la hidrólisis de NH4+:

• NH4+ + H2O NH3 + H3O = H+

• Cómo se producen H+ la solución será ácida

Una disolución amortiguadora:Una disolución amortiguadora:

• Una disolución amortiguadora es una disolución de – 1) un ácido débil o base débil– 2) su sal

• Se mezcla cantidades equimolares de:– CH3 COOH (acido acético – débil)– CH3 COONa (acetato de sodio – sal)

• Esta disolución podrá neutralizar a un ácido o una base que se le agregue.

• El acetato de sodio –sal- (electrolito fuerte) se va a disociar completamente:– CH3 COONa– Se disocia completamente en agua:

• CH3 COO- + Na+

• Si se añade un ácido,– la base conjugada CH3COO- del

amortiguador consumirá los H+

• CH3 COO- + H+ CH3COOH

• Si se añade una base al sistema amortiguador:

– El componente ácido neutraliza a los iones OH-:

• CH3 COOH + OH- CH3 COO- + H2O

• La capacidad amortiguadora de la solución dependerá de la cantidad de ácido y base conjugada que tenga la solución:– >cantidad = > capacidad amortiguadora

• Los sistemas amortiguadores se representan:

• Sal/ácido

• Base conjugada/ácido

• El sistema acetato de sodio/ácido acético:– CH3COONa / CH3COOH– CH3COO- / CH3COONa

• En la sangre:– ACIDO CARBONICO– IONES CARBONATO– Mantienen el pH de la sangre en 7,4

• HCO3- + H+ H2CO3

Efecto del ion comúnEfecto del ion común

• En el sistema amortiguador hay 2 solutos

• Tienen el mismo ión común:– CH3COO-

• Cuando hay un ión común, se suprime la ionización del ácido o base débil– El acetato de sodio: electrolito fuerte = se

disocia completamente– Ácido acético: ácido débil= se ioniza

parcialmente

• Ley de Le Chatelier:– Si están presentes iones provenientes

de la sal se suprime la ionización del ácido = disminuye la concentración de H+

– La disolución que tenga CH3COONa y CH3COOH es menos ácida que si solo tuviera CH3COOH