- Discutir la correlación entre el pKa del ácido conjugado de una solución tampón y el rango efectivo del tampón correspondiente.
Puntos clave
- Cuando se añade H+ a un tampón, la base conjugada aceptará un protón (H+), «absorbiendo» así el H+. Del mismo modo, cuando se añade OH-, el ácido débil donará un protón (H+).
- La región de amortiguación es de aproximadamente 1 unidad de pH a cada lado del pKa del ácido conjugado.
- Una curva de valoración demuestra visualmente la capacidad de amortiguación, donde la parte media de la curva es plana porque la adición de base o ácido no afecta al pH de la solución de forma drástica.
Términos
- Punto de equivalenciaEl punto de una reacción química en el que se han mezclado cantidades químicamente equivalentes de ácido y base.
- Base conjugadaLa especie que se crea tras la donación de un protón.
- Ácido conjugadoEspecie creada cuando una base acepta un protón.
- Par ácido-base conjugadoDos entidades moleculares que se diferencian por un solo protón.
Una solución tampón suele contener un ácido débil y su base conjugada. Cuando se añade H+ a una solución tampón, la base conjugada del ácido débil aceptará un protón (H+), con lo que «absorberá» el H+ antes de que el pH de la solución baje significativamente. Del mismo modo, cuando se añade OH-, el ácido débil donará un protón (H+) a su base conjugada, resistiendo así cualquier aumento del pH antes de desplazarse a un nuevo punto de equilibrio. En los sistemas biológicos, los amortiguadores evitan la fluctuación del pH mediante procesos que producen subproductos ácidos o básicos para mantener un pH óptimo.
Cada par ácido-base conjugado tiene un rango de pH característico en el que funciona como un amortiguador eficaz. La región de amortiguación es de aproximadamente 1 unidad de pH a cada lado del pKa del ácido conjugado. El punto medio de la región de amortiguación es cuando la mitad del ácido reacciona a la disociación y donde la concentración del donante de protones (ácido) es igual a la del aceptor de protones (base). En otras palabras, el pH de la solución equimolar del ácido (por ejemplo, cuando la relación de la concentración del ácido y la base conjugada es 1:1) es igual al pKa. Esto representa el punto de la valoración que está a medio camino del punto de equivalencia. Esta región es la más eficaz para resistir grandes cambios de pH cuando se añade un ácido o una base.
Una curva de valoración demuestra visualmente la capacidad tampón. La parte media de la curva es plana porque la adición de base o ácido no afecta drásticamente al pH de la solución. Esta es la zona tampón. Sin embargo, una vez que la curva se extiende fuera de la zona tampón, aumentará enormemente cuando se añada una pequeña cantidad de ácido o base al sistema tampón. Si se añade demasiado ácido al tampón, o si la concentración es demasiado fuerte, los protones extra quedan libres y el pH caerá bruscamente. Este efecto demuestra la capacidad tampón de la solución.
