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Un resumen de una práctica de laboratorio sobre soluciones buffer y su capacidad amortiguadora. Se explica la importancia de las soluciones buffer en procesos bioquímicos, su composición y comportamiento ante la adición de ácidos y bases. Se describe la metodología utilizada para preparar soluciones buffer de fosfato de potasio y medir su ph y capacidad amortiguadora mediante titulación con naoh y hcl. Los resultados muestran cómo las soluciones buffer resisten los cambios de ph, en contraste con soluciones sin capacidad amortiguadora. Se concluye que el control del ph es fundamental para el equilibrio de los organismos vivos y que la capacidad amortiguadora de una solución buffer se puede cuantificar mediante una fórmula específica.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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En el ámbito de la bioquímica, las soluciones buffer o amortiguadoras se emplean de manera fundamental para procesos metabólicos en equilibrio del pH y el funcionamiento de las células en los seres vivos. Por esta razón, es importante tener los conocimientos y manejos de cada una de estas soluciones a partir de sus características en sistemas biológicos.
El objetivo de esta práctica fue el uso de diferentes soluciones para la preparación de la solución buffer, donde de manera cualitativa se observaron los cambios y reacciones a partir de la implementación de reactivos, cambios de pH y su capacidad amortiguadora.
Las soluciones amortiguadoras o buffer resisten al cambio de pH, en términos de química ácidos y bases (Campbell, M. K., Farrell, S. O .2016). Tienden a amortiguar cuando se les añaden pequeñas cantidades de ácidos o bases fuertes, siendo así una mezcla de un ácido débil y una base conjugada.
La definición biológica de una molécula de ácido es que actúa como donador de protones (ion de hidrógeno), mientras que una base es un aceptor de protones. La disociación de estas moléculas varía de acuerdo a si pierden o ganan protones (Mary K, 2016).
Las ecuaciones de Henderson-Hasselbach se utilizan para obtener el pH de disociación a partir del pKa y pKb de los ácidos y bases débiles, respectivamente:
pH = pKa + Log [A-] / [HA] pOH= pKb + log [B+] / [BOH]
Donde A- es la base conjugada, HA el ácido débil, B+ el ácido conjugado y BOH la base débil.
El Taponamiento se da gracias al equilibrio de reacciones que pueden ser reversibles y tienen lugar en una disolución con concentraciones casi iguales, de modo que se funciona siempre que se añade H+ u OH- el resultado es un pequeño cambio en el cociente de las concentraciones, es decir, un pequeño cambio de pH (Nelson, D.L 2009).
Para el desarrollo de esta práctica se usaron diferentes equipos como pHmetros, balanza, montajes de titulación, y materiales como tubos de ensayo, balones aforados, pipetas graduadas, vasos precipitados, agitador de vidrio y pera de succión.
Los reactivos implementados fueron fosfato de potasio (KH2PO4), fosfato dibásico de potasio (K2HPO4), NaOH 0.1N, HCl 0.1N y azul de bromotimol.
La metodología consistió en la preparación de soluciones buffer y capacidad amortiguadora. Se realizaron los siguientes procedimientos:
Preparación de una solución de fosfato monobásico de potasio (KH2PO4 0.15M). Preparación de una solución de fosfato dibásico de potasio (K2HPO 0.15M). Preparación de una solución amortiguadora o buffer, depositando las soluciones de fosfato dibásico y monobásico de potasio en tubos de ensayo. Determinación del pH de las soluciones buffer mediante el uso de un potenciómetro y el indicador azul de bromotimol. Medida de la capacidad amortiguadora de la solución buffer, titulando con NaOH 0.1N y HCl 0.1N.
Los resultados obtenidos se presentan en tablas y gráficas. Se observó que el pH de las soluciones buffer tuvo poca variación, con respecto a los valores esperados. Esto se debe a que la mayor concentración de fosfato monobásico de potasio presentó un pH ácido, mientras que el fosfato dibásico de potasio presentó un pH alcalino.
El porcentaje de error calculado mostró que los tubos 5 y 7 fueron las mediciones más precisas, con valores cercanos al 0%. Los tubos 4, 6 y 3 tuvieron un porcentaje de error cercano al 1%, mientras que los tubos 1 y 2 superaron el 2%, considerándose menos precisos.
La titulación de la solución buffer con NaOH 0.1N y HCl 0.1N permitió evaluar su capacidad amortiguadora, observando los cambios de pH en cada adición de los reactivos.
Soluciones de buffer y capacidad amortiguadora.
En la titulación con HCl como ácido fuerte, la línea de color verde del tubo 5B respecto a la concentración de HCl demostró que la mezcla inicial tenía un pH de 7,03. Después de adicionar el primer mililitro de HCl, el pH bajó a 6,68 y mantuvo una tendencia mínima de disminución a medida que se le iba adicionando más ácido fuerte, convirtiéndose en una solución ligeramente ácida.
En el caso del tubo blanco B, con un pH inicial de 4,724, al adicionarle HCl, pasó inmediatamente a una solución moderadamente ácida hasta la séptima adición, llegando a ser similar al pH del ácido fuerte utilizado en la titulación.
Para concluir, el tubo 5B presentó una mayor ruptura de su capacidad amortiguadora a partir de 4 mililitros de HCl, con un rango de cambio de pH de 1,64 descendente. En contraste, el tubo blanco B tuvo un rango de cambio de pH de 0,74, lo que indica una mejor capacidad amortiguadora respecto al tubo 5B.
Las gráficas evidencian la capacidad amortiguadora de cada solución. Las líneas de color naranja (5A) y verde (5B) respecto a la base fuerte (NaOH) y el ácido fuerte (HCl) adicionados, respectivamente, muestran cómo el nivel de pH va ascendiendo (5A) y descendiendo (5B), lo que indica una mínima capacidad amortiguadora en sus reacciones.
Por otro lado, los tubos blancos A y B tuvieron líneas progresivamente leves, sin dar un cambio alto, lo que comprueba el concepto de solución buffer, donde a pesar de adicionarse una base fuerte y un ácido fuerte, respectivamente, las soluciones resisten al cambio.
UNIVERSIDAD ECCI. (2020, 7 febrero). Disoluciones de tampón. www.studocu.com. Campbell, M. K., Farrell, S. O (2016). Bioquímica. Cengage Learning. Alejandra Cortés & UNIVERSIDAD DE CIENCIA APLICATIVAS Y AMBIENTALES. (2021, 3 enero). Bioquimica1. www.studocu.com. Manjarres, V. & Corporacion universitaria de la costa. (2018, 20 marzo). Soluciones Buffer. www.studocu.com. Sanchez Quintero, M. & Universidad ICESI. Análisis soluciones buffer. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2018). Artmed Editora.