[PORTADA]


DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS

Mantener el pH constante es vital para el correcto desarrollo de las reacciones químicas y bioquímicas que tienen lugar tanto en los seres vivos como, a nivel experimental, en el laboratorio. Los amortiguadores (también llamados disoluciones amortiguadoras, sistemas tampón o buffers) son aquellas disoluciones cuya concentración de protones apenas varía al añadir ácidos o bases fuertes (Figura inferior).

Cambio de pH tras añadir ácido/base al agua
Cambio de pH tras añadir ácido/base a una disolución amortiguadora

Los amortiguadores más sencillos están formados por mezclas binarias:

  • un ácido débil y una sal del mismo ácido con una base fuerte (por ejemplo, ácido acético y acetato sódico)
  • una base débil y la sal de esta base con un ácido fuerte (por ejemplo, amoníaco y cloruro amónico)

La concentración de protones del agua pura experimenta una elevación inmediata cuando se añade una mínima cantidad de un ácido cualquiera. A un litro de agua neutra (pH 7) basta añadirle 1 ml de HCl 10M para que el pH descienda 5 unidades. En cambio, si esta misma cantidad de ácido se añade a 1 litro de disolución amortiguadora formada por HAc/AcNa 1M, el pH desciende en una centésima, o sea, quinientas veces menos (Ver la tabla inferior).

Supongamos un amortiguador constituído por un ácido acético (ácido débil) y acetato sódico (sal de ácido débil y base fuerte). En este sistema:

1.- El ácido estará parcialmente disociado según la ecuación:

Aplicando la ley de acción de masas:

2.- El acetato sódico, como todas las sales está completamente disociado, y por lo tanto, el ión acetato (Ac-) procedente de esta sal desplazará el equilibrio de disociación del ácido hacia la izquierda, haciendo que disminuya la [H+].

3.- La presencia conjunta de la sal y el ácido hace decrecer la acidez libre, es decir, que el AcH apenas estará disociado y la [AcH] será la concentración inicial que hay en el sistema.

4.- Como el AcH apenas está disociado, la [Ac-] en el sistema será la concentración de sal que hay en el sistema.

MECANISMO DE LA ACCIÓN AMORTIGUADORA

Si a este sistema añadimos un ácido fuerte como el HCl, se produce un aumento instantáneo de la [H+], y el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, formándose AcH hasta recuperarse prácticamente la [AcH] inicial. Además, los iones acetato procedentes de la sal se pueden combinar con los H+ procedentes del HCl para formar más AcH. La reacción podría representarse así:

En resumen, el sistema amortiguador ha destruído el ácido fuerte, generando en su lugar una cantidad equivalente de ácido débil, cuyo equilibrio de disociación determinará la [H+] final (Figura inferior).

Si añadimos una base fuerte (NaOH), los iones OH- consumen rápidamente los H+ del sistema para formar agua, con lo que el equilibrio de disociación del ácido se desplaza hacia la derecha para restaurar la concentración inicial de protones (Figura inferior). En otras palabras, la adición de una base provoca la transformación de una parte del acético libre en acetato:

El mecanismo de la acción amortiguadora también se puede observar en la siguiente animación interactiva:

La utilidad de los amortiguadores, tanto en la regulación del equilibrio ácido-base en los seres vivos como al trabajar en el laboratorio, estriba precisamente en la posibilidad de mantener la [H+] dentro de límites tan estrechos que puede considerarse como invariable.

ENLACES

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