pH y soluciones amortiguadoras

fisicoquímica

1. ión acuosa libera protones
mo
HNO; —>H* + NOs
ión acuosa libera oxidrilos

0
Ca(0H),>Ca*? + 20H

jerar protones, generando su base conjugada
HCL DH! + cr
‘Acido Base conjugada
ptar protones, generando su acido conjugado
NH; +H* > NH;
Base Acido conjugado

eptar un par de electrones
Her un par de electrones
Fe’? +6CN- > [Fe(CN}] *
Acido Base

2. eaten tpt ne

298 313

1,0:10 * 2,9-10%

H7] 1074 = [H*][OH7]107** = [H*]2. [Ht]

nes hidrogeno en una disolución acuosa, matemáticamente sf}

les hidrogeno.

1
log[H*] pH = log

3. un fuerte y un débil, son:

+ Grado de disoci
constante es muy grande En-ácidos y bases
1 cercano al 100%

constante es menor a 1
1 En ácidos y bases

es muy grande y se disocia casi en su totalidad, se asume qi
Eno o ion oxidrilo,
pH==log[H*] pOH = —log[OH ]

Sika << c, entonces

= [H*]

store tpt ne

4. a

100 mé de una base débil pH 9,8 es neutralizado por 150 m8 de HCI 0,05 M, determinar: (a) concentración de
oxidrilos, (b) grado de ionización de la base, (c) ky de la base débil.

Solución:

O > [ake

1,58 -10

Primero determinamos la concentración de la base débil, en la neutralización tanto el ácido como la base contienen
la misma cantidad de mEq

100 mé-c, =150m4-0,05M > c,=0,075M
El grado de ionización indica cuanto de oxidrilo genero la base débil

5. rilos, entonces el pH es acido o alcalino
4 +H0O>"4H + OH

HH alcalino

Se prepara una solución 1,0 g de acetato plumboso trihidratado en 100 g de agua, determine el pH de dicha

disolución.

Solución:
Primero calculamos su concentración molar (Pb(CH3COO)2:3H20=379 g/mol)
1g 10009 1mol _ 9 64
ua 0,0264»
Pero al disociarse generara el doble de acetatos
0,0528 M
107% y

— = 8 - 10-6
-10-5 0,0264— y CASSER

rats de

6. de un dcido a medida que se le añade unálcali.
jental simple muy utilizado en química analítica, para dar la c
ce su concentración (titulante)

tiene el titulado o analito, el pH dependerá si es Acido Fuerte,

bl titulante, se van formando los pares conjugados
determina el pH por exceso de uno de ellos

> débil, el pH se determina por Hendersson-Hasselbach
color (punto de neutralización) solo se tiene la sal.

Pl pH de la neutralización es neutra = 7

ga ne

7. (pH al cual el color del indicador cambia
drásticamente de color, este debe estar muy cerca
del punto de equivalencia)

Punto de equivalencia
(pH en el que estan en la mis 1tidad de Eq-
de acido y de base

Se mezclan 100 cm? de HCl al 0,025 M con distintos volúmenes de NaOH al 0,5 M: a) 1,0 cm”, b) 5,0 cm?, c) 10,0 cm?,
determine el pH en cada caso.

Solución:
Para determinar el pH, debemos analizar que está en exceso, o protones u oxidrilos, y con este se determinara el pH
de la mezcla, para ello se deben de corregir las concentraciones de ácido y base al mezclar:

Como se puede observar el que está en exceso es
5 M-100 cm elácido clorhídrico
TT em — 0, [H*] = 0,02475 M — 0,00495 M
[H*] = 0,0198 M

a

8. a
Entonces:

0,5M-1 cm? 0,0198
eal year pH = —log 0,019 pH
101 cm:

Como se puede observar están en equivalencia —
neutralización, por lo que el pH es neutro

Como se puede Observar el que está en exceso es
el NaOH
[OH] = 0,04545 M — 0,02273 M

[ow 02272 M

Entonces:

WE rs pOH = — log 0,02272

110 cm?

ébil y su base conjugada (sal) o una base débil con su ácido cc
HA 2 A + Ht
inicio [A] BB -

9. eaten tpt ne

[4"][H"}

Punto final [HA]
[HA]

[4°]

Punto de equivalencia pH = pk, —log

El pka se determina de manera experimental, qu
mitad del volumen de titulación y de esta el ka, a p

Envel'punto final de lartitulacién el pH no és neu!
forma una sal que genera oxidrilos.

Se mezclan 100 cm? de ácido benzoico al 0,05 M con distintos volúmenes de NaOH al 0,25 M: a) 5,0 cm”, b) 10,0 cm?
c) 50 cm’, determine el pH en cada caso. (pka 4,204)

Solución:
Primero analizar cual está en exceso, mientras el ácido débil este en exceso, utilizar la ecuación de Hendersson-

Hasselbach, donde el par básico será la concentración de la base fuerte (ya que el generara la sal respectiva) y el par
acido será la concentración del ácido débil menos lo que ha reaccionado para formar la sal.

10. a)
Acido benzoico
0,05 M - 100 cm?

105 cm3 = 0,04762 M

a =04% 0

NaOH

ASE we = 0,0119 M

105 cm?

b)

Acido benzoico

0,05 M : 100 cm?

110 cm? 0,04545 M

Y =c,*V,

NaOH

0,25 M-10 cm
110 cm?

Y= Y =0,02273 M
c)
Acido benzoico
0,05 M-100 cm?
a= Va 150 emi
NaOH

M-50 cm?

eV, = 02 Va SO ama = 008333 M

El ácido débil está en exceso
[B] = 0,0119 M
[A] = 0,04762 M — 0,0119 M = 0,0357 M
Entonces:
0,0119

0,0357

pH = 4,204 + log

pH = 3,73

El ácido débil está en exceso
[B] = 0,02273 M
[A] = 0,04545. M —0,02273 M
[4]=0,02272 M
Entonces:
0,02273

0,02272

pH = 4,204 + log pH = 4,204

El hidróxido está en exceso, por lo tanto este
determinara el pH
[OH] = 0,08333 M — 0,03333 M
[OH-] = 0,05 M

Entonces:
pOH = —log 0,05

pH = 12,7]

OJO, si solo está el ácido débil, resolverlo como tal, y en la neutralización ver cuánto de sal se ha generado y con esa

concentración determinar su pH.

11. eaten tpt ne

El pky se determina de manera experiment]
pH que se gastó la mitad del volumen de ti
a partir de la curva de titulación.

En el punto final de la titulación el pH no ef
acido, ya que se forma una sal que genera pl

fuyo color depende del pH de la disolución. Es una sustancia al
Hin2 In +H*

12. Azul de timol
Azul de bromofenol
Azul de clorofenol

‘Azul de bromotimol

Naranja de metilo
Rojo de metilo

Fenolftaleína

pH =

Acido
Rojo
Amarillo
Amarillo
‘Amarillo
‘Amarillo
Naranja
Rojo

Incoloro

PKin +1

Base
Amarillo
Azul
Rojo
‘Azul
Rojo
Amarillo
Amarillo

Rosa

s en los sistemas biológicos, el ácido carbonico y el ácido fos

13. eaten tpt ne

jo más de 2 especies sucesivas en la
tes en concentraciones significativas

14. os (se comporta como ácido = por su grupo carboxflico — y cor
ula neutra, esta polarizada, si bien como carga formal es cero,
xilo, a esta se denomina zwitterion.

p) es el pH al que un aminoácido esta como zwitterion. Por lo
ompuesto por, su grupo carboxilo, grupo amino y su cadena Id

Aminoácidos. pk/o-COOH | pK/o-NH2 | pk/R

ga ne

15. eaten tpt ne

pk/a-COOH | pK/a-NH2 pK/R

9.06
8.99
[His | 9.33
partico | Asp 990 |
tämico | Glu Î 947

o ionizable, entonces de manera global

De modo que su punto isoeléctrico se

16. eaten tpt ne

De modo que su punto

V OH añadido

17. V OH añadido
jeste caso dependerá del pKa del grupo amino en cadena late!

NH:

C— COO

|
R(NH:)

store tpt ne

18. Calcular el pH de una disolución obtenida al mezclar 20 mé de 0,20M de KOH a 480 mé de 0,02 M glicina isoeléctrica
(pka 2,34 9,6)

Solución:

Como se mezcla el aminoácido zwitterion con hidróxido, esta solución será alcalina, por lo tanto se utilizara el
segundo pka, lo que se debe hacer es analizar es cual está en exceso,

Ces El aminoácido está en exceso
0,02 M - 480 cm3 mi =

au “Vp — 9192 M [B] = 0,008 M
Br [A] = 0,0192 M — 0,008 M = 0,0112 M

KOH Entonces:

20 M20 cm? pH

19. eaten tpt ne

(m9 Thr _ Pro _

do será:

¿195 A
pp? => pp} > pp? > pp" — pp”?

7+9,1

léptido (pp):
es = Ge
DIR os (96047
ido sera:
¿604,990 1054
pp*? > pp*? pp* 3 pp? —> pp”

9,90 + 10,54

20. eaten tpt ne

Qacido Débil o Base a _ a nn

Sn (suprime la hidrolisis de la sal) | que cuando se añade protones u oxidrilos,
(suprime la disociación de su |" conjugada (sal) o una base débil y su acido q
acido o base déb muy importantes en sistemas biológicos.

debe elegir una sustancia débil, cuyo pKa sea cercano
e

les u oxidrilos, el cambio de pH será m

lente, en ese rango de la curva de titulación se debe
isselbach

x([B] + x) (1813
[A] = x [4] + y

recisas que la primera, por ejemplo si se diluye una
sson-Hasselbach, el pH no cambia, pero la lógica nos
do la otra fórmula, se puede apreciar que si existe

Volumen de la base agregada

21. ¿Cómo preparar 1 dm’ de un tampón de piridina 0,02 mol dm” y pH 9,0 con una disolución de piridina 0,1 mol dm”
3 y ácido clorhídrico 2,0 mol dm”? ¿Cuál será el pH si esta solución se diluye 1/1000?, pK, de la piridina 8,64

Solución:

Primero determinamos, la concentración del par ácido y básico del buffer
[8] [Bl
9=864+log— —=2.291 [4]+[B]=0,02 M
sa [Al [a] + [8]
(l= 0,02 M=6,077:10°M [8]=221.002M=00130M
an a TAN © ai
Ahora el ácido fuerte cuando reaccione con la piridina generara el par acido (hidrocloruro de-piridina)
6,077: 10-3 M -1000 cm?
Y =cV Vy ST Oe 3,04 cm? de HCl 2-M
La piridina que es el par básico, tendrá como concentración lo.que haya quedado en exceso.
[piridina] = 3,6*10 M + 0,0164 M = 0,02 M
0,02 M-1000 cm?
N= Ve Vi == [200 cam’ de piridina 01 M

Cuando se diluye 1/1000 el pH por la ecuación de Hendersson-Hasselbach, seguirá siendo 9,0
Pero lo verificaremos por equilibrio químico.
y([A] + y) 10-14 (6,077 10° + y)
ko = TB]=y 2291-10° 1,39-105-y
pOH = 5,38 pH =8,62

y=[0H-]= 4156-10 M

OJO: a medida que se diluye esta tiende a la neutralidad

22. a

br a 0,1 ya que esta podría modificar el pKa yen sistemas biold
fuerza iónica se observó que se incrementa la densidad de ca
„0,5097
ivr

El pKa del ácido fosfórico es de 7,21, estime a cuanto cambia en el plasma (asuma que solo contiene NaCl al 0,9%)

Solución:
Primero determinamos la fuerza ionica del medio:
0,99 1000 g 1mol o
0,154

Kg

Entonces su pKa será

1+,0,154
Como el plasma, contiene otros solutes, el pKa observado es de 6,8.

peratura modifica las constantes de equilibrio, por ende las

23. eaten tpt ne

lad de ácido o base que se debe agregar a una soluc
tiguadora.

In 10- [4] -[8] a
(A) + (8) mes

he cuando el par ácido y él par básico están a la misma conce

inar su capacidad en dirección acida o bi

tecciön acida

[81 Ba
DH — 1 = plea + los rar pe

'ección básica

pHa = pk, log CERO

Dados 100 cm? de ácido fórmico 0,05 mol dm é róxido sódico 0,05 mol dm? se necesitara para
obtener un tampón de pH 4,23? (Ks del ácido fórmico = 1,77x10-*) Determine su capacidad buffer.

Solución:

24. Primero determinamos la relación del par básico y acido del buffer

[B] [B]
‚75 +log m 7
[AT [a
El par básico lo generara el NaOH y el par acido será lo que sobre del ácido fórmico luego de reaccionar:
V-0,05

V = 75,1 cm? de NaOH 0,05 M

Por lo tanto
[4] = 100 A = 1245 10 M
~ 1000” 1000

Capacidad buffer global

In10-1,245- 103 M

1,245 10-3 M + 3,755 103 M

La solución buffer puede soportar como máximo lajadicién, esa concentración de protones u oxidrilos, para que su
pH se modifique en una unidad, si se añade más de esa concentración su pH variara drásticamente.

Capacidad buffer en dirección acida
9:1,248-10 © M-3,755-10? M
BE 79-1,245-10- M+ 3,755 10 M —
La solución buffer puede soportar como máximo la adición, esa concentración de protones, para que su pH disminuye
en una unidad, si se añade más de esa concentración su pH variara drásticamente.

2,6: 10-3 M

Capacidad buffer en dirección basica
9-1,245 - 1073 M - 3,755: 10-3 M =
Bo = 10-3,755-10-3M + 1,245° 10-3 M ~
La solución buffer puede soportar como máximo la adición, esa concentración de oxidrilos, para que su pH aumente
en una unidad, si se añade más de esa concentración su pH variara drásticamente.

1,1-10M

-. Este buffer preparado soporta de mejor manera la adición de ácido que la adicion de un álcali.

25. jguadoras que mantengan ese pH optimo, en los seres huma
una persona de 70 kg produce aproximadamente 0,1 mole
nguíneo, para evitar esta crisis, se cuenta con varios sistemas

Fegulacién de pH y excreción de protones.

oe En plasma la relación del p
20, lejos del rango ideal de u
0,1 a 10, pero este sistema

Plasma sanguíneo (pH = 7,4)

HCOS 24mM HCOz

15004 (Co Tamm = 2° FCO: Con = 14 gracias a que el CO, (H2CO:
plasma manteniendo esa rel

la membrana del eritrocito sea permeable al bicarbonato, pa
decir:

eaten tpt ne

26. eaten tpt ne

bproximadamente 6 millones de glóbulos rojos y cada glóbuld
la histidina es un aminoácido (pka 6,0) que tiene un pKa cer
de la composición de la hemoglobina.

no por la hemoglobina, depende principalmente de dos facta

CAPILAR CAPILAR

10 mmHg

HHb

y

HHbo, —— H' #460,”

y

€0;+ mio 5 Hco, — 1" + toy co, + HO <= CO a tos

ERITROCITO

SMA

27. eaten tpt ne

Igeno, por eso es necesario transportarlo desde los pulmone:
el eritrocito debe liberar al medio bicarbonato, pero para fq
ido carbónico, gracias a la anhidrasa carbönica.

HbH* Hb+H*

HbO,H* HbO,+H*

de protones, promueve lajliberaciön de oxigeno (en los teji
jal de oxígeno, favorece la liberación de protones

xcretan protones y reabsorbe bicarbonato a la sangre donde
fosfato (fosfato acido/fosfato diacido) este sistema es más
en el líquido extracelular su concentración es muy baja, de

lógicos que alteran el pH

28. Écenso de la concentración de bicarbonato (alguna patología

vía pulmonar de manera que descienda la presión de CO; (hi

temento de la concentración de bicarbonato (alguna patología
fa pulmonar de manera que ascienda la presión de CO; (hipow

vación de la presión parcial de CO, (alguna patología que a
renal de manera que incrementa la concentración de bicart

inución de la presión parcial de CO; (alguna patología que a
[renal de manera que disminuye la concentración de bicarba

H2COs] (regulada por la respiración)

ga ne

29. eaten tpt ne

idad 1,51 pureza 68%) se necesita para preparar 250 mL de si
deben agregar a 500 mL de una solución de NaOH al 0,05% |

un pH de 10,5. ¿Cuánto de metilamina se tiene en 100,0 m

00 mL de disolución, identifique que diluciones se debe reali

pureza 48%) se requiere para tener una solución de 250

ido (pK, = 3,15)

uientes disoluciones 0,02 mol dm; a) cianuro potásico, b) TR

óxido de sodio 0,1 mol/£, se añaden los siguientes volümen«

iso determinar el pH

30. eaten tpt ne

ene la siguiente . F
a a) Identifique el at

antibiótico se purifica
¿Cuál será la relación d
€) La sal de sodio d
administración oral, cal
de esta sal, que se for

contiene la sal en un v

btico pH 3,5 es neutralizado por 50 mé de hidróxido de sodio
in delácido, (c) k del acido

ide solución de hidróxido de sodio a 400 m£ de una solución q
Hes mayor que el de la solución acida original. Calcule la mol

n disoluciones acuosas al 5% en peso de hipoclorito de sodi
je desea ajusta a pH 6,5 que cantidad de NaOH o HC! (pureza
O pka 7,5.

pn de fosfato 0,1 M y pH 7,1 con glucosa al 0,3 %, convie!

31. HO

prtiguadora TRIS después de mezclar 20 me de 0,10 M de sol
fer de esta solución amortiguadora?, c) esta solución se utiliz
de la reacción, se consumieron 750 moles de H*. ¿Cuál es

RESPUI
e en un litro de disolucion, ¿cuantas gotas de HCI (densidad
jäl es la concentración del buffer TAE?

os de buffer fosfato de 0,045 M a pH 7,5, a partir de: (a) fo:
D fosfato diacido de potasio dihidratado e hidróxido de potasi

sio, (d) fosfato de sodio y ácido clorhídrico (37% de pureza y di
‘ 2

eaten tpt ne

32. a 100 ml de una solución que contiene 820 mg de veronal mi
"minar la masa molecular del veronal monosodico (pK, apare

Iven/262,5.mg de serina 0,01 mol dm”, de esta se alicuotan
ada matraz si: (a) al primero no se añade ningún reactivo, (
,5 cm? de hidróxido de sodio 0,05 mol dm”? (d) al cuarto se 14

cm? de ácido clorhídrico 0,15mo! dm” (K de la serina 6,2x1q

instantes de disociación de 4,6x107 y 2,5x10”" disueltos en
jeso molecular del aminoácido y sugerir su fórmula

honohidratada y cúantos gramos de KOH, son necesarios para

bs siguientes polipéptidos: a) oxitocina (CYIQNCPLG). Los resid
ucin-encefalina (secuencia YGGFL) c) (Tyr-Trp-Pro-Arg-Pro-Gin

ga ne