Grado 11
  1. Conceptos básicos de química  1.1. Importancia de la Química  1.2. Naturaleza y alcance de la química  1.3. leyes de la combinación química  1.3.1. Ley de conservación de la masa  1.3.2. La ley de las proporciones definidas  1.3.3. Ley de las proporciones múltiples  1.3.4. Ley de los volúmenes de gases  1.3.5. Ley de Avogadro  1.4. La teoría atómica de Dalton  1.5. Concepto de mol y masa molar  1.6. Composición porcentual  1.7. Fórmula empírica y molecular  1.8. Estequiometría y Cálculos Estequiométricos  1.9. Concepto de reactivo limitante
  2. Estructura del átomo  2.1. Descubrimiento del electrón, protón y neutrón  2.2. Modelo Atómico  2.2.1. Modelo de Thomson  2.2.2. El modelo de Rutherford  2.2.3. Modelo de Bohr  2.3. Modelo mecánico cuántico del átomo  2.4. Doble naturaleza de la materia y la radiación  2.5. El principio de incertidumbre de Heisenberg  2.6. Numeros cuánticos  2.7. Orbitales atómicos y sus formas  2.8. Configuración electrónica de los elementos  2.9. Aufbau principle  2.10. El principio de exclusión de Pauli  2.11. Regla de máxima multiplicidad de Hund  2.12. La hipótesis de De Broglie  2.13. Efecto fotoeléctrico
  3. Clasificación de elementos y periodicidad en propiedades  3.1. Desarrollo histórico de la tabla periódica  3.2. Ley Periódica Moderna y Tabla Periódica  3.3. Tendencias periódicas en propiedades  3.3.1. Radio Atómico e Iónico  3.3.2. Entalpía de ionización  3.3.3. Entalpía de ganancia de electrones  3.3.4. Electronegatividad  3.3.5. Valencia  3.3.6. Propiedades Metálicas y No Metálicas  3.3.7. Estados de oxidación  3.4. Propiedades Inusuales de los Primeros Elementos
  4. Enlace Químico y Estructura Molecular  4.1. Enfoque de Kossel-Lewis sobre el enlace químico  4.2. Enlace iónico o electrovalente  4.3. Enlace covalente y sus características  4.4. Parámetros de enlace  4.5. Teoría VSEPR  4.6. Teoría del enlace de valencia  4.7. Hibridación y sus tipos  4.8. Teoría del orbital molecular  4.8.1. Orden de enlace y estabilidad  4.9. Enlace de hidrógeno
  5. Estados de la materia  5.1. Fuerzas intermoleculares  5.2. Leyes de los gases  5.2.1. La ley de Boyle  5.2.2. La ley de Charles  5.2.3. La Ley de Avogadro  5.2.4. La ley de Dalton de las presiones parciales  5.2.5. La ley de difusión de Graham  5.3. Ecuación del Gas Ideal y Aplicaciones  5.4. Gases reales y desviaciones del comportamiento ideal  5.5. Teoría cinética molecular de los gases  5.6. Licuefacción de gases  5.7. Propiedades de los líquidos  5.8. Tensión superficial y viscosidad
  6. Thermodynamics  6.1. Sistema y entorno  6.2. Tipos de sistemas en termodinámica  6.3. Types of procedures  6.4. Primera ley de la termodinámica  6.5. Energía interna y entalpía  6.6. Capacidad calorífica y calor específico  6.7. La ley de Hess de la suma constante de calor  6.8. Entalpía de disociación de enlace  6.9. Entalpía de formación y combustión  6.10. Entalpía de disolución y neutralización  6.11. Espontaneidad y la segunda ley de la termodinámica  6.12. Energía libre de Gibbs y sus aplicaciones
  7. Equilibrio  7.1. El concepto de equilibrio  7.2. Constante de equilibrio y sus aplicaciones  7.3. El principio de Le Chatelier  7.4. Equilibrio iónico en soluciones  7.5. Teoría de Ácidos y Bases  7.5.1. Concepto de Arrhenius  7.5.2. Concepto de Bronsted-Lowry  7.5.3. Concepto de Lewis  7.6. Escala de pH y pOH  7.7. Common ion effect  7.8. Hidrólisis de sales  7.9. Sistemas tampón y su mecanismo de acción  7.10. Equilibrio de solubilidad de sales poco solubles
  8. Reacciones Redox  8.1. Oxidation and reduction concepts  8.2. Número de oxidación y sus aplicaciones  8.3. Reacciones Redox en términos de transferencia de electrones  8.4. Balanceando reacciones redox (métodos de número de oxidación y ion-electrón)  8.5. Tipos de reacciones redox  8.6. Celdas Electroquímicas y Reacciones Redox
  9. Hidrógeno  9.1. Posición del Hidrógeno en la Tabla Periódica  9.2. Isótopos de hidrógeno  9.3. Preparación de Hidrógeno  9.4. Propiedades del Hidrógeno  9.5. Hidruros y su clasificación  9.6. Agua y agua pesada  9.7. El peróxido de hidrógeno y sus propiedades  9.8. Usos del hidrógeno y sus compuestos
  10. Elementos del bloque s (metales alcalinos y alcalinotérreos)  10.1. Elementos del Grupo 1 - Propiedades y Tendencias  10.2. Elementos del Grupo 2 - Propiedades y Tendencias  10.3. Propiedades inusuales del litio y berilio  10.4. Compuestos importantes del sodio y sus usos  10.5. Compuestos importantes de magnesio y calcio
  11. Algunos elementos del bloque p  11.1. Introducción General a los Elementos del Bloque p  11.2. Elementos del Grupo 13  11.2.1. Boro y sus compuestos  11.3. Elementos del Grupo 14  11.3.1. El carbono y sus alótropos  11.3.2. Compuestos Importantes de Carbono y Silicio
  12. Química Orgánica - Algunos Principios y Técnicas Básicas  12.1. Clasificación y Nomenclatura de Compuestos Orgánicos  12.2. Representación estructural de compuestos orgánicos  12.3. Clasificación de reacciones orgánicas  12.4. Efectos Electrónicos en Química Orgánica  12.4.1. Efecto inductivo  12.4.2. Efecto de resonancia  12.4.3. Hiperconjugación  12.5. Mecanismo de reacción y especies intermedias  12.6. Purificación y análisis cualitativo de compuestos orgánicos
  13. Hidrocarburos  13.1. Hidrocarburos  13.1.1. Preparación y Propiedades de los Alquenos  13.2. Alqueno  13.2.1. Preparación y Propiedades de los Alquenos  13.2.2. Reacciones de adición electrofílica  13.3. Alquinos  13.3.1. Preparación y Propiedades de Los Alquinos  13.4. Hidrocarburos aromáticos  13.4.1. Estructura y propiedades del benceno  13.4.2. Reacciones de sustitución electrofílica del benceno
  14. Química Ambiental  14.1. Contaminación Ambiental  14.2. Contaminación atmosférica y el efecto invernadero  14.3. Contaminación del agua y métodos de tratamiento  14.4. Contaminación del suelo y sus efectos  14.5. Residuos industriales y su tratamiento  14.6. Estrategias para el control de la contaminación

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Sistemas tampón y su mecanismo de acción


Comprender las soluciones tampón es un aspecto fundamental de la química, especialmente en el área del equilibrio químico. Los tampónes desempeñan un papel vital en el mantenimiento de los niveles de pH en varios sistemas químicos y biológicos. Este artículo detallado explica las soluciones tampón, cómo funcionan y su relevancia en el equilibrio químico de manera detallada y sencilla. Discutiremos en detalle los componentes que conforman las soluciones tampón, su mecanismo de operación y algunos ejemplos que ilustran su aplicación.

¿Qué es una solución tampón?

Una solución tampón es un tipo especial de solución que resiste cambios en su valor de pH cuando se añaden pequeñas cantidades de ácido o base. Esta característica definitoria de una solución tampón es importante en una variedad de aplicaciones científicas, incluidos los sistemas bioquímicos donde las enzimas solo pueden funcionar óptimamente a niveles de pH específicos.

Componentes de la solución tampón

Las soluciones tampón típicamente contienen un ácido débil y su base conjugada o una base débil y su ácido conjugado. Esta composición les permite neutralizar pequeñas cantidades de ácido o base añadidas, manteniendo el pH del sistema relativamente constante. Observemos estos componentes con ejemplos de texto y visualicémoslos a continuación.

Ejemplo de un tampón ácido

Una solución tampón ácida puede estar compuesta de ácido acético (CH 3 COOH) y acetato de sodio (CH 3 COONa). Aquí, el ácido acético es el ácido débil, y el acetato de sodio proporciona la base conjugada.

Ácido acético (CH3COOH) ⟷ ion acetato (CH3COO-) + H+
Acetato de sodio (CH3COONa) ⟶ CH3COO- + Na+

Ejemplo de tampón básico

Una solución tampón básica puede hacerse de amoníaco (NH 3) y cloruro de amonio (NH 4 Cl). En este sistema, el amoníaco actúa como la base débil, mientras que el cloruro de amonio proporciona el ácido conjugado.

Amoníaco (NH 3) + H 2 O ⟷ NH 4+ + OH-
Cloruro de amonio (NH4Cl) ⟶ NH4+ + Cl-

¿Cómo funcionan las soluciones tampón?

La acción tampón es principalmente el resultado de dos equilibrios de reacción reversibles que ocurren en la solución. Este equilibrio se ve significativamente afectado por la presencia de un par ácido débil y su base conjugada o un par base débil y su ácido conjugado.

Mecanismo de acción del tampón

El mecanismo por el cual las soluciones tampón resisten los cambios en el pH puede ilustrarse considerando la adición de un ácido o base a una solución tampón.

  • Adición de ácido a un tampón: Si se añade una pequeña cantidad de un ácido fuerte como HCl a un tampón de ácido acético, el componente de base conjugada del tampón (ion acetato, CH 3 COO-) neutraliza los iones de hidrógeno añadidos, formando más ácido acético. Esta conversión equilibra la acidez extra. 
    CH 3 COO- + H+ ⟶ CH 3 COOH
  • Adición de base a un tampón: Si se añade una pequeña cantidad de una base fuerte como NaOH a un tampón, el componente ácido débil neutraliza los iones hidróxido donando protones (H+), formando agua y aumentando la cantidad de base conjugada. 
    CH3 COOH + OH- ⟶ CH3 COO- + H 2 O

Ecuación de Henderson–Hasselbalch

Una fórmula importante utilizada para calcular el pH de una solución tampón es la ecuación de Henderson-Hasselbalch. Esta ecuación relaciona el pH de una solución tampón con la concentración de un ácido y su base conjugada. La ecuación se expresa como:

pH = pK A + log 10 [A–] / [HA]

Aquí, pK a es la constante de disociación del ácido, [A-] es la concentración de la base conjugada, y [HA] es la concentración del ácido débil.

Esta ecuación se utiliza para estimar el pH de un sistema tampón. Veamos un ejemplo que involucra ácido acético y acetato de sodio:

Si tienes 0.1 M de ácido acético y 0.1 M de acetato de sodio en una solución y sabes que el pK del ácido acético es 4.76, puedes calcular el pH de la siguiente manera:

pH = 4.76 + log 10 (0.1 / 0.1)
    = 4.76 + log 10 (1)
    = 4.76 + 0
    = 4.76

Aplicaciones de las soluciones tampón

Las soluciones tampón son extremadamente importantes en una amplia variedad de aplicaciones. Son importantes en muchas reacciones químicas, procesos biológicos y aplicaciones industriales.

  • Sistemas biológicos: Los tampónes son esenciales en las funciones biológicas, como mantener el equilibrio de pH de la sangre. Por ejemplo, la sangre humana utiliza un sistema tampón de bicarbonato para mantener un pH alrededor de 7.4, lo que es importante para las funciones corporales.
  • Aplicaciones industriales: Los tampónes se utilizan para mantener condiciones óptimas para las reacciones químicas en procesos de fermentación, teñido de telas y galvanoplastia.
  • Productos farmacéuticos: Muchos medicamentos utilizan tampónes para asegurar la estabilidad y la absorción adecuada del medicamento en el cuerpo.
  • Industria alimentaria: Los sistemas tampón ayudan a controlar la acidez de los alimentos y bebidas, lo que afecta el sabor y la conservación.

Conclusión

Las soluciones tampón son un concepto esencial en el estudio de la química y desempeñan un papel vital en el mantenimiento del equilibrio en sistemas tanto biológicos como químicos. Al comprender los componentes y mecanismos de las soluciones tampón, uno puede apreciar su importancia en una variedad de campos científicos e industriales. Esta exploración en profundidad de las soluciones tampón resalta la importancia de estos fascinantes sistemas químicos en el mundo natural y tecnológico.


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Sistemas tampón y su mecanismo de acción

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