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Simulador de tampones

Ecuaciones de esta simulación

pH = pKa + log₁₀([A⁻] ÷ [HA])
pKaTampónel pH al que el ácido está disociado a medias; un tampón funciona mejor a menos de 1 unidad de él
[A⁻] ÷ [HA]proporción de forma básica a forma ácidaHenderson-Hasselbalch: añadir ácido convierte A⁻ en HA, añadir base lo contrario, y el pH sigue el logaritmo de la proporción

Con los valores actuales:

C_T × [H⁺] ÷ ([H⁺] + Ka) + [H⁺] − Kw ÷ [H⁺] = (n_HA + n_HCl − n_NaOH) ÷ V
C_TConcentración total del tampón (mM)forma ácida más forma básica, diluidas por el volumen de las adiciones
Kwproducto iónico del agua10⁻¹⁴ a 25 °C
[H⁺]concentración de iones hidrógenoresuelta de forma exacta con este balance de protones, así que el pH es correcto incluso lejos del pKa, donde falla Henderson-Hasselbalch

Con los valores actuales:

β = 2.303 (Kw ÷ [H⁺] + [H⁺] + C_T Ka [H⁺] ÷ (Ka + [H⁺])²)
βcapacidad tampónmoles de ácido o base fuerte por litro necesarios para mover el pH en 1; máxima a pH = pKa y proporcional a C_T

Con los valores actuales:

agua: [H⁺] − Kw ÷ [H⁺] = (n_HCl − n_NaOH) ÷ V
Vvolumenempieza en 100 mL en cada vaso; el agua sola no tiene nada que absorba el ácido añadido, así que su pH cae directamente a unos −log del exceso

Con los valores actuales:

Cómo usar el simulador de tampones

  1. El vaso de la izquierda tiene un tampón y el de la derecha el mismo volumen de agua sola. Pulsa Añadir ácido o Añadir base, o elige seguir añadiendo, y la misma cantidad va a los dos. Los líquidos se tiñen como con indicador universal y el pH aparece encima de cada vaso.
  2. En el tampón las moléculas azules de la forma ácida se vuelven amarillas (forma básica) al añadir base y vuelven al añadir ácido, mientras los puntos rojos de H₃O⁺ siguen escasos. En el agua cada gota aparece como H₃O⁺ u OH⁻ libre y el pH salta varias unidades. El gráfico dibuja la curva de valoración completa en ambos sentidos para cada vaso.
  3. Cambia el tampón, su concentración y la proporción inicial de base a ácido. Un tampón es más fuerte en su pKa y cuando está concentrado, y se rinde cuando una de las formas se agota, como muestra el dato de cuánto ácido o base más puede aguantar. Para preparar uno a un pH concreto, usa la Calculadora de tampones.

Preguntas frecuentes

¿Cómo funciona un tampón?

Contiene juntos un ácido débil y su base conjugada, como el ácido acético y el acetato. El H⁺ añadido lo recoge la base (A⁻ + H⁺ → HA) y el OH⁻ añadido lo neutraliza el ácido (HA + OH⁻ → A⁻ + H₂O). En vez de cambiar mucho el H⁺ libre, cambia un poco la proporción de A⁻ a HA, y el pH sigue el logaritmo de esa proporción.

¿Qué es la ecuación de Henderson-Hasselbalch?

pH = pKa + log₁₀([A⁻] ÷ [HA]). Con cantidades iguales de forma ácida y básica el pH es igual al pKa; diez veces más base da pKa + 1, diez veces más ácido pKa − 1. Es una aproximación excelente entre pKa − 1 y pKa + 1 a concentraciones normales, y la simulación la muestra junto al pH exacto.

¿Qué es la capacidad tampón?

Cuánto ácido o base fuerte puede absorber un tampón por unidad de cambio de pH. Es máxima a pH = pKa, cae a ambos lados y es proporcional a la concentración total: un tampón de 100 mM resiste diez veces más ácido que uno de 10 mM. Elige un tampón cuyo pKa esté a menos de 1 del pH que necesitas.

¿Por qué cae tanto el pH del agua con una gota de ácido?

El agua pura solo tiene 10⁻⁷ M de H⁺. Un mililitro de HCl 1 M en 100 mL da unos 0,01 M de H⁺, cien mil veces más, así que el pH cae de 7 a 2. En un tampón el mismo ácido se convierte en el ácido débil HA y el H⁺ libre apenas cambia.

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