Disoluciones reguladoras: Cómo mantener el pH constante

Disoluciones reguladoras

El pH de una disolución varía cuando se añade disolvente o al agregar pequeñas cantidades de ácido o base. Hay procesos en los que se necesita mantener el pH en un valor determinado para que el proceso ocurra. En los seres vivos, una variación de pH puede ser funesta; por ejemplo, si el pH de la sangre (7,5) baja hasta 7,1, se produce el estado de coma, y si llega a 6,9, la muerte. Para mantener el pH prácticamente constante, se emplean disoluciones reguladoras, que tienen una gran importancia en bioquímica y en química analítica.

¿Qué son las disoluciones reguladoras?

Las disoluciones reguladoras, amortiguadoras o disoluciones tampón son aquellas en las que su pH se modifica muy poco cuando se le añaden cantidades moderadas de ácidos y bases. Están formadas por:

• Un ácido débil y una sal de su base conjugada (ejemplo: ácido acético/acetato sódico).
• Una base débil y una sal de su ácido conjugado (ejemplo: amoníaco/cloruro de amonio).

En ambos casos, las concentraciones de cada especie deben ser relativamente altas.

Ecuación de Henderson-Hasselbach

Existe una ecuación, la ecuación de Henderson-Hasselbach, que consiste en tomar logaritmos en la expresión de la constante de acidez, Ka, y que permite calcular el pH en una disolución reguladora. Por ejemplo, para la disolución reguladora HA/A^-:

Si la [A^-] = [HA], entonces el pH será igual al pKa. Según el par A^- y HA que utilicemos y su proporción, podremos encontrar disoluciones reguladoras que mantengan el pH en el valor que nos convenga.

Las cantidades de A^- y HA deben ser relativamente altas para que, cuando el equilibrio se desplace hacia uno u otro lado al añadirle un ácido o una base, la variación de concentración de estas dos especies sea despreciable y el pH se mantenga.

Práctica: Comprobación cualitativa de la acción de una disolución reguladora

Objetivo

Comprobar la capacidad de las disoluciones reguladoras para resistir las variaciones de pH.

Material

• Matraz aforado
• Vidrio de reloj
• Balanza
• Espátula
• Gradilla
• Tubos de ensayo
• Pipeta
• Bureta

Reactivos

• Ácido acético
• Acetato de sodio
• Disolución de HCl 1 M
• Anaranjado de metilo

Procedimiento

1. Prepara una disolución reguladora 0,5 M en ácido acético y 0,5 M en acetato sódico.
2. Echa unos 2 ml de agua destilada en un tubo de ensayo y añádele una gota de anaranjado de metilo. El color observado debe ser naranja, ya que el pH del agua destilada es 7 (>4,4).
3. Echa unos 2 ml de la disolución reguladora en otro tubo de ensayo y añádele una gota de anaranjado de metilo. El color observado debe ser naranja, ya que el pH de la disolución reguladora es 4,75 (>4,4).
4. Echa ácido clorhídrico 1 M en la bureta.
5. Deja caer una gota de ácido de la bureta en el tubo de ensayo que contiene agua destilada. El indicador vira a color rojo, por lo que el pH pasó a ser menor de 3 y, por lo tanto, [H₃O⁺] > 10^-3 M. Una sola gota de HCl multiplicó la concentración de protones por 10000.
6. Añade, con la bureta y gota a gota, HCl 1 M al tubo que contiene la disolución reguladora, contando las gotas que es necesario añadir para conseguir que el indicador vire a rojo.