Calculadora
Calculadora de pH de buffer
Calcula el pH de una disolución amortiguadora usando la ecuación de Henderson-Hasselbalch: pH = pKa + log([A⁻] / [HA]).
pKa de buffers comunes
| Buffer | pKa | Aplicación | |
|---|---|---|---|
| Ácido fosfórico H₃PO₄ ⇌ H₂PO₄⁻ | 2.15 | Bebidas, fertilizantes | |
| Ácido fórmico HCOOH ⇌ HCOO⁻ | 3.75 | Conservante alimentario | |
| Ácido acético CH₃COOH ⇌ CH₃COO⁻ | 4.76 | Vinagre, buffer didáctico clásico | |
| Ácido carbónico H₂CO₃ ⇌ HCO₃⁻ | 6.35 | Sangre, aguas minerales | |
| Dihidrógeno fosfato H₂PO₄⁻ ⇌ HPO₄²⁻ | 7.2 | Sangre, intracelular | |
| Amoniaco NH₄⁺ ⇌ NH₃ | 9.25 | Limpieza, fertilizantes | |
| Hidrógeno carbonato HCO₃⁻ ⇌ CO₃²⁻ | 10.33 | Agua de mar, espumas |
La ecuación de Henderson-Hasselbalch
Surge del equilibrio de ionización de un ácido débil HA ⇌ H⁺ + A⁻:
Ka = [H⁺][A⁻] / [HA]
Tomando logaritmos negativos y reorganizando, se obtiene:
pH = pKa + log([A⁻] / [HA])
Cuando [A⁻] = [HA] (relación 1:1), log(1) = 0 → pH = pKa. Este es el punto donde el buffer tiene máxima capacidad amortiguadora.
Cómo elegir un buffer para un pH objetivo
- Elige un ácido débil con pKa cercano al pH objetivo (±1 unidad).
- Calcula la relación [A⁻]/[HA] que necesitas: relación = 10^(pH − pKa).
- Prepara la disolución con esa proporción. Si necesitas pH = pKa, usa relación 1:1.
- Asegúrate de que las concentraciones absolutas sean suficientes (típicamente 0,1-1 M).
Ejemplo: preparar buffer a pH = 5,0 con acético/acetato
- pKa (CH₃COOH) = 4,76.
- pH = pKa + log([A⁻]/[HA]) → 5,0 = 4,76 + log(x).
- log(x) = 0,24 → x = 10^0,24 ≈ 1,74.
- Necesitas [acetato] / [ácido acético] ≈ 1,74. Por ejemplo, 0,174 M acetato + 0,100 M ácido acético.
Limitaciones de Henderson-Hasselbalch
- Solo válida para ácidos débiles con relación [A⁻]/[HA] entre 0,1 y 10.
- Asume que las actividades son iguales a las concentraciones (válido en disoluciones diluidas).
- No funciona para ácidos polipróticos sin tratarlos por etapas (H₃PO₄ tiene 3 pKa).
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Preguntas frecuentes
¿Qué es un buffer (disolución amortiguadora)?
Un buffer es una disolución que resiste cambios de pH cuando se le añaden pequeñas cantidades de ácido o base. Está formado por un ácido débil y su base conjugada (o una base débil y su ácido conjugado). Ejemplo: CH₃COOH + CH₃COO⁻ es el buffer acético/acetato.
¿Qué es la ecuación de Henderson-Hasselbalch?
Es la fórmula pH = pKa + log([A⁻]/[HA]). Permite calcular el pH de un buffer conociendo el pKa del ácido y las concentraciones del ácido (HA) y su base conjugada (A⁻). Cuando [A⁻] = [HA], pH = pKa.
¿Cuándo es válida la ecuación?
Cuando las concentraciones de HA y A⁻ son comparables (típicamente entre 0,1 y 10 a 1). Si la diferencia es muy grande, la aproximación falla y hay que usar el equilibrio completo de ionización.
¿Para qué sirven los buffers en biología?
Mantienen el pH celular y sanguíneo en rangos muy estrechos. El buffer fosfato (pKa ≈ 7,2) protege el pH intracelular. El buffer carbonato/bicarbonato (pKa ≈ 6,35) controla el pH sanguíneo (~7,4). Sin ellos, cualquier acidez metabólica sería letal.