Práctica 1. Medida del pH y sistemas tampón

Ejercicio A.1. Medida del pH y registro colorimétrico de indicadores

A partir del protocolo experimental de la Parte A, determine el valor de pH de cinco disoluciones problema (etiquetadas de la A a la E) utilizando tiras de pH reactivas y el pH-metro previamente calibrado. Asimismo, evalúe el color y el rango de viraje observado tras la adición de una gota de cada uno de los siguientes indicadores colorimétricos: azul de timol (en alcohol), azul de bromofenol, rojo de metilo y fenolftaleína (en alcohol).

Consigne los resultados en una tabla comparativa.

Ejercicio A.2. Mecanismo del viraje de los indicadores ácido-base

Explique de forma razonada el fundamento fisicoquímico por el cual tiene lugar el cambio de color (viraje) de los cuatro indicadores empleados. Indique qué factores de manipulación pueden distorsionar las lecturas obtenidas en el laboratorio.

Ejercicio B.1. Representación de las curvas de variación de pH con HCl

Se parte de 25 mL de dos disoluciones amortiguadoras de fosfato monosódico/disódico a distinto título (50 mM y 2 mM), ambas ajustadas inicialmente a un pH próximo a 9. Se realizan adiciones secuenciales de alícuotas de HCl 100 mM registrando el pH tras cada adición hasta alcanzar un valor de pH de 2,0.

a)

Represente los valores experimentales tabulados a continuación en una gráfica de pH en función del volumen de HCl 100 mM añadido para el tampón fosfato 50 mM:

HCl 100 mM (mL) · pH · HCl 100 mM (mL) · pH · HCl 100 mM (mL) · pH

0 · 10,42 · 20 · 6,91 · 40 · 5,74

2 · 8,66 · 22 · 6,83 · 42 · 5,46

4 · 8,12 · 24 · 6,74 · 44 · 4,95

6 · 7,84 · 26 · 6,64 · 46 · 3,31

8 · 7,63 · 28 · 6,54 · 48 · 2,65

10 · 7,47 · 30 · 6,44 · 50 · 2,40

12 · 7,33 · 32 · 6,34 · 52 · 2,19

14 · 7,22 · 34 · 6,22 · 54 · 2,05

16 · 7,13 · 36 · 6,08 · 56 · 1,95

18 · 7,01 · 38 · 5,94

b)

Represente los datos experimentales para el tampón fosfato 2 mM:

HCl 100 mM (mL) · pH

0 · 8,85

0,5 · 7,01

1,0 · 6,30

1,5 · 5,35

2,0 · 2,22

2,5 · 2,07

3,0 · 1,90

Ejercicio B.2. Cálculo de la eficacia de los dos sistemas tampón

A partir de la definición de capacidad amortiguadora o eficacia de un tampón ($\beta$), determine y compare cuantitativamente la eficacia de ambos tampones (fosfato 50 mM y fosfato 2 mM) frente a la adición de HCl 100 mM en la zona de amortiguación óptima ($\text{pH} \approx 7$).

a)

b)

c)

Ejercicio B.3. Razonamiento de las diferencias de eficacia encontradas

Razone las diferencias observadas en el comportamiento experimental y la eficacia de ambos tampones en función de la concentración molar de sus componentes y el equilibrio químico subyacente.

Ejercicio B.4. Selección razonada del indicador para la titulación del tampón

Si tuviera que elegir uno de los cuatro indicadores ensayados en la primera parte de la práctica (azul de timol, azul de bromofenol, rojo de metilo o fenolftaleína) para monitorizar visualmente el punto de agotamiento de estos tampones fosfato frente al HCl, ¿cuál seleccionaría? Argumente detalladamente la respuesta.