Preparar un buffer de fosfatos con un pH de 6 requiere un enfoque sistemático. Primero, comprende el problema.
Comprender el Problema
Necesitas una solución tampón. Esta solución debe mantener un pH estable. El pH objetivo es 6. El sistema tampón se basa en fosfatos.
Debes identificar los componentes necesarios. También, debes determinar las cantidades apropiadas. Finalmente, se requiere el procedimiento para mezclar la solución.
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Recopilar Información Relevante
Busca los valores de pKa relevantes. Para el sistema de fosfatos, el pKa más cercano a 6 es importante. El pKa2 del ácido fosfórico (H3PO4) es el que usualmente se utiliza, cerca de 7.2. Esto es clave.
Necesitas dos sales de fosfato. Una es el fosfato monobásico (por ejemplo, NaH2PO4). La otra es el fosfato dibásico (por ejemplo, Na2HPO4). Ambas sales deben ser solubles en agua.
Considera la concentración molar deseada. ¿Qué concentración molar (M) necesitas para el buffer? Por ejemplo, 0.1 M es una concentración común.
Desarrollar Posibles Soluciones
Usa la ecuación de Henderson-Hasselbalch. Esta ecuación relaciona el pH, el pKa y las concentraciones de las sales. La ecuación es: pH = pKa + log([A-]/[HA]).
En este caso, [A-] es la concentración del fosfato dibásico. [HA] es la concentración del fosfato monobásico. Necesitas resolver para la relación [A-]/[HA].
pH = pKa + log([Na2HPO4]/[NaH2PO4]). 6 = 7.2 + log([Na2HPO4]/[NaH2PO4]). -1.2 = log([Na2HPO4]/[NaH2PO4]). 10^-1.2 = [Na2HPO4]/[NaH2PO4]. 0.063 ≈ [Na2HPO4]/[NaH2PO4].
Esto significa que la concentración de Na2HPO4 debe ser aproximadamente 0.063 veces la concentración de NaH2PO4.
Ahora, considera la concentración total. Si quieres un buffer 0.1 M, entonces: [Na2HPO4] + [NaH2PO4] = 0.1 M. También sabes que: [Na2HPO4] = 0.063 * [NaH2PO4].
Sustituye: 0.063 * [NaH2PO4] + [NaH2PO4] = 0.1 M. 1.063 * [NaH2PO4] = 0.1 M. [NaH2PO4] = 0.1 / 1.063 ≈ 0.094 M. [Na2HPO4] = 0.063 * 0.094 ≈ 0.006 M.
Preparar la Solución
Pesa la cantidad correcta de NaH2PO4. Para 1 litro de solución 0.094 M, calcula la masa necesaria. Masa molar de NaH2PO4 ≈ 119.98 g/mol. Masa = 0.094 mol/L * 1 L * 119.98 g/mol ≈ 11.28 gramos.
Pesa la cantidad correcta de Na2HPO4. Para 1 litro de solución 0.006 M, calcula la masa necesaria. Masa molar de Na2HPO4 ≈ 141.96 g/mol. Masa = 0.006 mol/L * 1 L * 141.96 g/mol ≈ 0.85 gramos.
Disuelve ambas sales en agua destilada. Usa un matraz volumétrico. Agrega las sales al matraz. Agrega agua destilada hasta casi la marca de 1 litro. Mezcla bien.
Ajusta el pH con HCl o NaOH. Mide el pH con un medidor de pH calibrado. Si el pH es demasiado alto, agrega HCl diluido gota a gota. Si el pH es demasiado bajo, agrega NaOH diluido gota a gota. Agrega agua hasta la marca de 1 litro.
Verificar la Solución
Mide el pH final con un medidor de pH calibrado. Asegúrate de que el pH sea 6.0 ± 0.05. Verifica la molaridad. Si es necesario, diluye con agua para conseguir la molaridad correcta.
Almacena el buffer correctamente. Guarda el buffer en un recipiente limpio y cerrado. Etiqueta claramente con la concentración, pH y fecha de preparación.
