Los tampones son soluciones que mantienen su pH constante cuando se diluyen o se añaden con una pequeña cantidad de un ácido o base fuerte.

Las soluciones tampón protolíticas son mezclas de electrolitos que contienen iones del mismo nombre.

Hay dos tipos de soluciones tampón protolíticas:

1. Ácido, formado por un ácido débil y un exceso de su base conjugada (una sal formada por una base fuerte y un anión de este ácido);
2. Básico, formado por una base débil y un exceso de su ácido conjugado (es decir, una sal formada por un ácido fuerte y un catión de esta base).

La ecuación del sistema de amortiguación se calcula utilizando la fórmula de Henderson-Hasselbach:

donde pK = -ℓg K D.

C - concentración molar o equivalente de electrolito (C = V N)

El mecanismo de acción de las soluciones tampón se puede considerar usando el ejemplo de un tampón de acetato: CH 3 COOH + CH 3 COONa.

La alta concentración de iones acetato se debe a la disociación completa de un electrolito fuerte: el acetato de sodio, y el ácido acético, en presencia del anión del mismo nombre, existe en solución en forma casi no ionizada.

1. Cuando se agrega una pequeña cantidad de ácido clorhídrico, los iones H + se unen a la base conjugada CH 3 COO - presente en la solución en el electrolito débil CH 3 COOH.

CH3COO‾ + H + ↔ CH3COOH

De la ecuación se puede ver que el ácido fuerte HC1 se reemplaza por una cantidad equivalente del ácido débil CH3COOH. La cantidad de CH 3 COOH aumenta y, según la ley de dilución de W. Ostwald, el grado de disociación disminuye. Como resultado, la concentración de iones H+ en el tampón aumenta, pero muy ligeramente, mientras que el pH permanece constante.

Al agregar un ácido a un tampón, el pH está determinado por la fórmula:

2. Cuando se agrega una pequeña cantidad de álcali al tampón, reacciona con CH 3 COOH. Las moléculas de ácido acético reaccionarán con los iones de hidróxido para formar H 2 O y CH 3 COO ‾:

CH3COOH + OH ‾ ↔ CH3COO‾ + H2O

Como resultado, el álcali se reemplaza por una cantidad equivalente de la sal débilmente básica CH 3 COONa. La cantidad de CH 3 COOH disminuye y, según la ley de dilución de W. Ostwald, el grado de disociación aumenta debido a la acidez potencial de las moléculas restantes de CH 3 COOH no disociadas. En consecuencia, la concentración de iones H + prácticamente no cambia y el pH permanece constante.

Al agregar álcali, el pH está determinado por la fórmula:

3. Al diluir el tampón, el pH tampoco cambia, porque la constante de disociación y la proporción de componentes permanecen sin cambios.

Por tanto, el pH del tampón depende de la constante de disociación y de la relación de concentración de los componentes. Cuanto mayores sean estos valores, mayor será el pH del tampón. Vale la pena señalar que el pH del tampón será mayor cuando la proporción de componentes sea igual a uno.

La capacidad tampón es la capacidad del sistema tampón para contrarrestar los cambios en el pH del medio ambiente.

La capacidad tampón (B) se expresa como el número de equivalentes molares de ácido o álcali fuerte que se deben agregar a un litro de tampón para cambiar el pH en uno.

donde B es la capacidad tampón, n E es la cantidad de equivalente molar de un ácido o álcali fuerte, pH H es el valor de pH inicial (antes de agregar ácido o álcali), pH K es el valor de pH final (después de agregar ácido o álcali ), ΔpH es el cambio de pH.

En la práctica, la capacidad del buffer se calcula mediante la fórmula:

donde V es el volumen de ácido o álcali, N es la concentración equivalente de ácido o álcali, V tampón. - volumen de solución tampón, Δ pH - cambio de pH.

La capacidad del buffer depende de la concentración de electrolitos y de la proporción de los componentes del buffer. Las soluciones con una mayor concentración de componentes y una proporción de componentes igual a la unidad tienen la mayor capacidad tampón.

Los siguientes sistemas de amortiguación operan en el cuerpo humano:

1. Tampón de bicarbonato, que es el principal sistema tampón del plasma sanguíneo; es un sistema de respuesta rápida, ya que el producto de su interacción con los ácidos CO 2 es eliminado rápidamente a través de los pulmones. Además del plasma, este sistema tampón se encuentra en los glóbulos rojos, el líquido intersticial y el tejido renal.
2. El tampón de hemoglobina es el principal sistema tampón de los eritrocitos y representa aproximadamente el 75% de la capacidad tampón total de la sangre. La participación de la hemoglobina en la regulación del pH sanguíneo está asociada a su papel en el transporte de oxígeno y CO 2. El sistema tampón de hemoglobina de la sangre juega un papel importante en varios procesos fisiológicos a la vez: la respiración, el transporte de oxígeno en los tejidos y el mantenimiento de un pH constante dentro de los glóbulos rojos y, en última instancia, en la sangre.
3. El tampón de fosfato se encuentra tanto en la sangre como en el líquido celular de otros tejidos, especialmente los riñones. En las células está representado por las sales K 2 HPO 4 y KH 2 PO 4, y en el plasma sanguíneo y el líquido intercelular Na 2 HPO 4 y NaH 2 PO 4. Funciona principalmente en plasma e incluye: ion dihidrógeno fosfato H 2 PO 4 - e ion hidrógeno fosfato HPO 4 2-.
4. Un tampón proteico consta de una proteína ácida y su sal, formada por una base fuerte.

La proteína es un electrolito anfótero y, por tanto, presenta su propio efecto amortiguador. Interacción de los sistemas tampón del organismo por etapas:

1. Durante el proceso de intercambio de gases en los pulmones, el oxígeno ingresa a los glóbulos rojos;

2. A medida que la sangre pasa a las partes periféricas del sistema circulatorio, se libera oxígeno en forma ionizada de HbO 2 -. En este caso, la sangre cambia de arterial a venosa. El oxígeno liberado en los tejidos se gasta en la oxidación de diversos sustratos, lo que da como resultado la formación de CO 2, la mayor parte del cual ingresa a los glóbulos rojos.

3. En los eritrocitos, en presencia de anhidrasa carbónica, se produce la siguiente reacción a un ritmo significativo:

СО 2 + Н 2 О ↔ Н 2 СО 3 ↔ Н + + НСО 3 -

4. El exceso de protones resultante se une a los iones de hemoglobinato, mientras que la unión de protones desplaza el equilibrio de la reacción de la etapa (3) hacia la derecha, como resultado de lo cual aumenta la concentración de iones de bicarbonato y se difunden a través de la membrana hacia la plasma. Como resultado de la contradifusión de iones que difieren en las propiedades ácido-base (el ion cloruro es protolíticamente inactivo; el ion bicarbonato es una base en las condiciones corporales), se produce un cambio de hidrocarbonato-cloruro. Esto explica la reacción más ácida del medio ambiente en los eritrocitos (pH = 7,25) en comparación con el plasma (pH = 7,4).

5. Los iones de bicarbonato que ingresan al plasma neutralizan el exceso de protones que allí se acumulan como resultado de procesos metabólicos;

6. El CO 2 resultante interactúa con los componentes del sistema amortiguador de proteínas;

7. El exceso de protones se neutraliza con un tampón de fosfato:

N + + NPO 4 - ↔ N 2 PO 4 -

8. Una vez que la sangre regresa a los pulmones, aumenta la concentración de oxihemoglobina (etapa 1), que reacciona con los iones de bicarbonato que no se han difundido al plasma. El CO 2 resultante se excreta a través de los pulmones. Como resultado de una disminución en la concentración de iones HCO 3 en esta parte del torrente sanguíneo, se observa su difusión hacia los eritrocitos y la difusión de iones cloruro en la dirección opuesta.

9. El exceso de protones también se acumula en los riñones como resultado de la reacción:

СО 2 + Н 2 О ↔ Н 2 СО 3 ↔ Н + + НСО 3 - ,

que es neutralizado por iones hidrofosfato y amoníaco (tampón de amoníaco):

H + + NH 3 ↔ NH 4 +

Cabe señalar que el mantenimiento de un pH constante de varios sistemas líquidos del cuerpo está influenciado no tanto por los sistemas tampón como por el funcionamiento de varios órganos y sistemas: pulmones, riñones, intestinos, piel, etc.

El pH medio de la sangre humana es 7,4; un cambio en este valor incluso de una décima parte de una unidad provoca graves alteraciones (acidosis o alcalosis). Cuando el valor del pH cae fuera del rango de 6,8 a 7,8, normalmente provoca la muerte. El sistema tampón más importante de la sangre es el carbono (HCO 3 - / H 2 CO 3), el segundo más importante es el fosfato (HPO 2 -4 / H 2 PO -4), las proteínas también juegan un cierto papel en el mantenimiento del pH.

Una de las principales propiedades de los organismos vivos es mantener la homeostasis ácido-base en un determinado nivel. Homeostasis protolítica– constancia del pH de fluidos biológicos, tejidos y órganos. Esto se expresa en valores de pH bastante constantes de los medios biológicos (sangre, saliva, jugo gástrico, etc.) y en la capacidad del cuerpo para restaurar los valores normales de pH cuando se expone a protolitos. Soporte del sistema homeostasis protolítica, Incluye no sólo mecanismos fisiológicos (compensación pulmonar y renal), sino también fisicoquímicos: acción tampón, intercambio iónico y difusión.

Soluciones tampón son llamados Soluciones que mantienen el mismo valor de pH cuando se diluyen o se añaden con una pequeña cantidad de un ácido o base fuerte. Las soluciones tampón protolíticas son mezclas de electrolitos que contienen iones del mismo nombre.

Existen principalmente dos tipos de soluciones tampón protolíticas:

Ácido, es decir formado por un ácido débil y un exceso de su base conjugada (una sal formada por una base fuerte y un anión de este ácido). Por ejemplo: CH 3 COOH y CH 3 COONa - tampón acetato

CH 3 COOH + H 2 O ↔ H 3 O + + CH 3 COO - exceso de conjugado

jardines

CH 3 COONa → Na + + CH 3 COO -

Los básicos, es decir. que consiste en una base débil y un exceso de su ácido conjugado (es decir, una sal formada por un ácido fuerte y un catión de esta base). Por ejemplo: NH 4 OH y NH 4 Cl – tampón de amoníaco.

NH 3 + H 2 O ↔ OH - + NH 4 + exceso

Base

conjugado

NH 4 Cl → Cl - + NH 4 + ácidos

La ecuación del sistema de amortiguación se calcula utilizando la fórmula de Henderson-Hasselbach:

pH = pK + ℓg, pOH = pK + ℓg
,

donde pK = -ℓg K D.

C – concentración molar o equivalente de electrolito (C = V N)

Mecanismo de acción de las soluciones tampón.

Considérelo usando el ejemplo de un tampón acetato: CH 3 COOH + CH 3 COONa

La alta concentración de iones acetato se debe a la disociación completa de un electrolito fuerte: el acetato de sodio, y el ácido acético, en presencia del anión del mismo nombre, existe en solución en forma casi no ionizada.

Cuando se agrega una pequeña cantidad de ácido clorhídrico, los iones H + se unen a la base conjugada CH 3 COO - presente en la solución en el electrolito débil CH 3 COOH.

CH3COO ‾ +H + ↔ CH3COOH (1)

De la ecuación (1) queda claro que el ácido fuerte HC1 se reemplaza por una cantidad equivalente del ácido débil CH3COOH. La cantidad de CH 3 COOH aumenta y, según la ley de dilución de W. Ostwald, el grado de disociación disminuye. Como resultado, la concentración de iones H + en el tampón aumenta, pero muy ligeramente. El pH permanece constante.

Al agregar un ácido a un tampón, el pH está determinado por la fórmula:

pH = pK + ℓg

Cuando se agrega una pequeña cantidad de álcali al tampón, reacciona con CH 3 COOH. Las moléculas de ácido acético reaccionarán con los iones de hidróxido para formar H 2 O y CH 3 COO ‾:

CH3COOH + OH ‾ ↔ CH3COO ‾ + H2O (2)

Como resultado, el álcali se reemplaza por una cantidad equivalente de la sal débilmente básica CH 3 COONa. La cantidad de CH 3 COOH disminuye y, según la ley de dilución de W. Ostwald, el grado de disociación aumenta debido a la acidez potencial de las moléculas restantes de CH 3 COOH no disociadas. En consecuencia, la concentración de iones H+ permanece prácticamente sin cambios. El pH permanece constante.

Al agregar álcali, el pH está determinado por la fórmula:

pH = pK + ℓg

Al diluir el tampón, el pH tampoco cambia, porque la constante de disociación y la proporción de componentes permanecen sin cambios.

Así, el pH del tampón depende de: la constante de disociación y la relación de concentración de los componentes. Cuanto mayores sean estos valores, mayor será el pH del tampón. El pH del tampón será mayor cuando la proporción de componentes sea igual a uno.

Para caracterizar cuantitativamente el colchón, se introduce el concepto. capacidad del búffer.

Clasificación de soluciones tampón.

Existen soluciones tampón naturales y artificiales. Una solución tampón natural es la sangre, que contiene sistemas tampón de bicarbonato, fosfato, proteínas, hemoglobina y ácido. Una solución tampón artificial puede ser un tampón de acetato compuesto de CH3COOH.

Las soluciones tampón pueden tener una reacción ácida (pH< 7) или щелочную (рН > 7). .

Los sistemas de amortiguación pueden ser de cuatro tipos:

1) Ácido débil y su anión:

Por ejemplo: sistema tampón de acetato

CH 3 COONa y CH 3 COOH, rango de acción pH = 3,8 - 5,8.

2) Base débil y su catión:

Por ejemplo: sistema tampón de amoníaco

NH 3 y NH 4 Cl, rango de acción pH = 8,2 - 10,2.

3) Aniones de sal ácida y media:

Por ejemplo: sistema tampón de carbonato

Na 2 CO 3 y NaHCO 3, rango de acción pH = 9,3 - 11.

4) Una mezcla de dos sales ácidas:

Por ejemplo: sistema tampón de fosfato

Na 2 HP0 4 y NaH 2 PO 4, rango de acción pH = 7,4 - 8.

Mecanismo de acción de las soluciones tampón.

Entendamos en qué se basan las propiedades de las soluciones tampón, usando el ejemplo de una mezcla tampón de ácido acético y acetato de sodio.

1) Dilución con agua

El ácido acético es un ácido débil, además, su disociación se reduce aún más debido a la presencia de acetato de sodio (la influencia del ion del mismo nombre). solución tampón hidróxido tetraborato

Supongamos que la solución en cuestión se diluye con agua 10 o 20 veces. Parecería que debido a una fuerte disminución en la concentración de ácido acético, la concentración de iones H + debería disminuir, pero esto no sucede, porque con la dilución aumenta el grado de disociación del ácido acético, ya que la concentración de acetato de sodio, que suprime la disociación del ácido acético en esta solución, disminuye. Por lo tanto, cuando se diluye con agua, el pH permanecerá prácticamente sin cambios.

2) Agregar ácido fuerte

Cuando se agrega una pequeña cantidad de un ácido fuerte, como el ácido clorhídrico, a la mezcla tampón, se produce la reacción:

CH3COONa + HCl = NaCl + CH3COOH.

Los iones H + que ingresan a la solución se unirán a moléculas de ácido acético con un bajo grado de disociación. Por tanto, la concentración de iones H+ apenas aumentará y el pH de la solución prácticamente no cambiará.

Si se agrega la misma cantidad de ácido al agua pura, todos los iones H + permanecerán en solución, la concentración de iones de hidrógeno aumentará muchas veces y el pH de la solución cambiará notablemente. Y el hidrógeno, como saben, es el elemento químico más común.

3) Agregar una pequeña cantidad de álcali

El álcali agregado a la mezcla tampón reacciona con el ácido acético:

CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O.

Los iones OH - están unidos por iones H + de ácido acético en moléculas de agua no disociadas. Sin embargo, la pérdida de estos iones se repone como resultado de la disociación de las moléculas de ácido acético. Por lo tanto, el pH de la solución permanecerá prácticamente sin cambios después de agregar álcali.

Si agrega álcali al agua limpia, todos los iones OH - permanecerán en solución. La concentración de iones OH - aumentará drásticamente, la concentración de iones H + disminuirá correspondientemente y el pH de la solución cambiará notablemente.

Se observan fenómenos similares cuando se añaden pequeñas cantidades de ácidos y álcalis a otras mezclas tampón.

Mecanismo de acción del amortiguador (usando el ejemplo del amortiguador de amoníaco)

Consideremos el mecanismo de acción del sistema tampón usando el ejemplo de un sistema tampón de amoníaco: NH 4 OH (NH 3 x H 2 O) + NH 4 C1.

El hidróxido de amonio es un electrolito débil; en solución se disocia parcialmente en iones:

NH4OH<=>NH 4 + + OH -

Cuando se añade cloruro de amonio a una solución de hidróxido de amonio, la sal, como electrolito fuerte, se disocia casi por completo en iones NH 4 C1 > NH 4 + + C1 - y suprime la disociación de la base, cuyo equilibrio se desplaza hacia el reacción inversa. Por lo tanto, ¿C (NH 4 OH)? C (base); y C (NH 4 +)? C (sal).

Si en una solución tampón C (NH 4 OH) = C (NH 4 C1), entonces pH = 14 - pKosn. = 14 + registro 1.8.10-5 = 9,25.

La capacidad de las mezclas tampón para mantener un valor de pH casi constante de una solución se basa en el hecho de que sus componentes se unen a los iones H+ y OH- introducidos en la solución o formados como resultado de la reacción que tiene lugar en esta solución. Cuando se agrega un ácido fuerte a una mezcla tampón de amoníaco, los iones H+ se unirán a las moléculas de amoníaco o de hidróxido de amonio en lugar de aumentar la concentración de iones H+ y disminuir el pH de la solución.

Al agregar álcali, los iones OH - se unirán a los iones NH 4 +, formando un compuesto ligeramente disociado, en lugar de aumentar el pH de la solución.

El efecto tampón cesa tan pronto como uno de los componentes de la solución tampón (base conjugada o ácido conjugado) se consume por completo.

Para caracterizar cuantitativamente la capacidad de una solución tampón para resistir la influencia de ácidos y bases fuertes, se utiliza un valor llamado capacidad tampón. A medida que aumenta la concentración de una solución tampón, aumenta su capacidad para resistir cambios de pH cuando se agregan ácidos o álcalis.

La propiedad de las soluciones de mantener el valor del pH dentro de ciertos límites cuando se agregan pequeñas cantidades de ácido o álcali se denomina acción tampón. Las soluciones que tienen un efecto tampón se denominan mezclas tampón.

Para el caso de titulación: ácido oxálico e hidróxido de potasio, dibujar la curva de titulación, indicar el caso de titulación, salto de titulación, punto de equivalencia, indicadores utilizados

Salto de titulación: pH = 4-10. El error máximo en% es inferior a 0,4.

Indicadores: timolftaleína, fenolftaleína.

Agente reductor, ¿qué elementos de la tabla periódica de elementos pueden ser agentes reductores y por qué?

Un agente reductor es una sustancia que cede electrones durante una reacción, es decir. se oxida.

Los agentes reductores pueden ser átomos neutros, iones no metálicos cargados negativamente, iones metálicos cargados positivamente en un estado de oxidación inferior, iones complejos y moléculas que contienen átomos en un estado de oxidación intermedio.

Átomos neutros. Los agentes reductores típicos son átomos con de 1 a 3 electrones en su nivel de energía exterior. Este grupo de agentes reductores incluye metales, es decir. Elementos s, d y f. Los no metales, como el hidrógeno y el carbono, también presentan propiedades reductoras. En las reacciones químicas ceden electrones.

Los agentes reductores fuertes son átomos con bajo potencial de ionización. Estos incluyen átomos de elementos de los dos primeros subgrupos principales del sistema periódico de elementos D.I. Mendeleev (metales alcalinos y alcalinotérreos), así como Al, Fe, etc.

En los principales subgrupos del sistema periódico, la capacidad reductora de los átomos neutros aumenta al aumentar el radio de los átomos. Así, por ejemplo, en la serie Li - Fr, el agente reductor más débil será Li y el agente reductor fuerte será Fr, que generalmente es el agente reductor más fuerte de todos los elementos de la tabla periódica.

Iones no metálicos cargados negativamente. Los iones cargados negativamente se forman añadiendo uno o más electrones a un átomo no metálico neutro:

Así, por ejemplo, los átomos neutros de azufre y yodo, que tienen 6 y 7 electrones en sus niveles exteriores, pueden añadir 2 y 1 electrón, respectivamente, y convertirse en iones cargados negativamente.

Los iones cargados negativamente son fuertes agentes reductores, ya que en las condiciones adecuadas pueden ceder no sólo los electrones sobrantes débilmente retenidos, sino también los electrones de su nivel externo. Además, cuanto más activo es un no metal como agente oxidante, más débil es su capacidad reductora en el estado de ion negativo. Y viceversa, cuanto menos activo sea un no metal como agente oxidante, más activo será en estado de ión negativo como agente reductor.

La capacidad reductora de iones cargados negativamente con la misma carga aumenta al aumentar el radio atómico. Por tanto, por ejemplo, en el grupo de los halógenos, el ion yodo tiene una mayor capacidad reductora que los iones bromo y cloro, mientras que el flúor no presenta ninguna propiedad reductora.

Iones metálicos cargados positivamente en el estado de oxidación más bajo. Los iones metálicos en el estado de oxidación más bajo se forman a partir de átomos neutros como resultado de la pérdida de solo una parte de los electrones de la capa exterior. Por ejemplo, los átomos de estaño, cromo, hierro, cobre y cerio, al interactuar con otras sustancias, pueden ceder inicialmente un número mínimo de electrones.

Los iones metálicos en un estado de oxidación más bajo pueden exhibir propiedades reductoras si les son posibles estados con un estado de oxidación más alto.

En la ecuación OVR, ordene los coeficientes utilizando el método del balance electrónico. Especificar el agente oxidante y el agente reductor.

K 2 Cr 2 O 7 + 6FeSO 4 + 7H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 3Fe 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O

1 Cr 2 +6 +3e x 2 Cr 2 +3 agente oxidante

6 Fe +2 - 1е Fe +3 agente reductor

2KMnO 4 + 5H 2 S + 3H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2MnSO4 + 5S + 8H 2 O

2 Mn +7 + 5е Mn +2 agente oxidante

5 S -2 - 2е S 0 agente reductor

Sistemas de amortiguación(tampones) son soluciones que tienen la propiedad de mantener de manera suficiente, persistente y constante una concentración de iones de hidrógeno tanto al agregar ácidos o álcalis como durante la dilución.

Los sistemas tampón (mezclas o soluciones) son de dos tipos principales en composición.:

a) de un ácido débil y su sal formada por una base fuerte;

b) de una base débil y su sal formada por un ácido fuerte.

En la práctica, se utilizan a menudo las siguientes mezclas de tampón: tampón de acetato CH 3 COOH + CH 3 COONa, tampón de bicarbonato H 2 CO 3 + NaHCO 3, tampón de amoníaco NH 4 OH + NH 4 Cl, tampón de proteína ácido proteico + sal de proteína, fosfato tampón NaH 2 PO 4 + Na 2 HPO 4

Una mezcla tampón de fosfato consta de dos sales, una de las cuales es una sal monometálica y la otra una sal dimetálica de ácido fosfórico.

Tampón de acetato.

Consideremos mecanismo de amortiguación. Cuando se agrega ácido clorhídrico al tampón acetato, se produce la interacción con uno de los componentes de la mezcla (CH3COOH); De la ecuación (a), el ácido fuerte se reemplaza por una cantidad equivalente del ácido débil (en este caso, el HCl se reemplaza por CH 3 COOH). De acuerdo con la ley de dilución de Ostwald, un aumento en la concentración de ácido acético reduce el grado de disociación y, como resultado, la concentración de iones H + en el tampón aumenta ligeramente. Cuando se agrega álcali a la solución tampón, la concentración de iones de hidrógeno y el pH también cambian ligeramente. El álcali reaccionará con otro componente del tampón (CH 3 COOH) mediante una reacción de neutralización. Como resultado, el álcali añadido se reemplaza por una cantidad equivalente de una sal débilmente básica, lo que afecta en menor medida la reacción del medio. Los aniones CH3COO~ formados durante la disociación de esta sal tendrán algún efecto inhibidor sobre la disociación del ácido acético.

Las soluciones tampón, según su composición, se dividen en 2 tipos principales: ácidas y básicas.

Un ejemplo de tampón ácido es una solución tampón de acetato que contiene una mezcla de ácido acético y acetato de sodio (CH3COOH + CH3COONa). Cuando se agrega un ácido a dicha solución, interactúa con la sal y desplaza una cantidad equivalente de un ácido débil: CH3COONa + HCl ó CH3 COOH + NaCl. En la solución, en lugar de un ácido fuerte, se forma uno débil y, por lo tanto, el valor del pH disminuye ligeramente. Si se agrega un álcali a esta solución tampón, se neutraliza con un ácido débil y se forma una cantidad equivalente de sal en la solución: CH3COOH + NaOH ó CH3COONa + H 2 O. Como resultado, el pH casi no aumenta. . Para calcular el pH en una solución tampón, utilizando como ejemplo un tampón de acetato, consideraremos los procesos que ocurren en él y su influencia entre sí. El acetato de sodio se disocia casi por completo en iones, el ion acetato sufre hidrólisis, como un ion de un ácido débil: CH3COONa -> Na + + CH 3 COO ~ CH3COO - + NOH ó CH3COON + OH - . El ácido acético, también incluido en el tampón, se disocia sólo en pequeña medida: CH3COOH ó CH 3 COO + H -- La disociación débil de CH3COOH se suprime aún más en presencia de CH3COON, por lo que la concentración de ácido acético no disociado se toma como casi igual a su concentración inicial: [CH3COOH] = cr . Por otra parte, la hidrólisis de la sal también se suprime por la presencia de ácido en la solución. Por lo tanto, podemos suponer que la concentración de iones acetato en la mezcla tampón es prácticamente igual a la concentración inicial de sal sin tener en cuenta la concentración de iones acetato formados como resultado de la disociación ácida: [СН3СОО] = с с . Esta ecuación se llama ecuación de solución tampón (ecuación de Henderson Hasselbach ). Su análisis de una solución tampón formada por un ácido débil y su sal muestra que la concentración de iones de hidrógeno en la solución tampón está determinada por la constante de disociación del ácido débil y la relación de las concentraciones del ácido y la sal. Ecuación de Henderson-Hasselbach para sistemas de amortiguación de tipo básico:

31. Capacidad de las soluciones tampón y factores que la determinan. Sistemas tampón de sangre. Tampón de carbonato de hidrógeno. Tampón de fosfato.

Capacidad del búffer(B) es la cantidad de ácido fuerte o base fuerte que se debe agregar a un litro de una solución tampón para cambiar su pH en uno. Se expresa en mol/l o más frecuentemente en mmol/l y está determinado por la fórmula: B = (c V) / d pH Vb, donde B es la capacidad tampón; c es la concentración de un ácido o base fuerte (mol/l); V es el volumen de electrolito fuerte añadido (l); V b - volumen de solución tampón (l); d pH - cambio de pH.

La capacidad de las soluciones para mantener un valor de pH constante no es ilimitada. Las mezclas tampón se pueden distinguir por su fuerza de resistencia a la acción de los ácidos y bases introducidos en la solución tampón.

La cantidad de ácido o álcali que se debe agregar a 1 litro de una solución tampón para que su valor de pH cambie en uno se llama capacidad tampón.

Por tanto, la capacidad amortiguadora es una medida cuantitativa del efecto amortiguador de una solución. Una solución tampón tiene una capacidad tampón máxima a pH = pK del ácido o base que forma una mezcla con una proporción de sus componentes igual a la unidad. Cuanto mayor sea la concentración inicial de la mezcla tampón, mayor será su capacidad tampón. La capacidad tampón depende de la composición de la solución tampón, la concentración y la proporción de componentes.

Debe poder elegir el sistema de almacenamiento intermedio adecuado. La elección está determinada por el rango de pH requerido. La zona de acción del amortiguador está determinada por la fuerza del ácido (base) ±1 unidad.

Al elegir una mezcla tampón, es necesario tener en cuenta la naturaleza química de sus componentes, ya que las sustancias de la solución a la que se agregan

sistema tampón, puede formar compuestos insolubles e interactuar con los componentes del sistema tampón.