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title: "Disoluciones tampón y diagramas de predominio"
book: "Química escolar — Años 1 a 12"
subject: chemistry
language: es
chapter: 45
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/45-disoluciones-tampon-y-diagramas-de-predominio
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
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# Capítulo 45 — Disoluciones tampón y diagramas de predominio

Un análisis de sangre indica el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) de la sangre arterial: normalmente, entre 7.38 y 7.42. Los músculos en actividad vierten ácidos en la sangre, los pulmones expulsan de ella dióxido de carbono, los alimentos aportan ácidos y bases; y, sin embargo, el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) apenas se mueve. Un par de especies, un ácido y su propia base, amortigua estos golpes. Este capítulo muestra qué forma de un par domina a un [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) dado, cómo unas gotas de un par coloreado revelan el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) y cómo una [mezcla](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/8-sustancias-puras-y-mezclas#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) de un ácido y su base mantiene el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) estable.

**Lo que ya sabes.**

Los [pares ácido–base](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/44-acidos-y-bases-ka-y-pka#def-g12-ka-and-pka-bronsted), $K_a$ y $pK_a$; el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) de una disolución ([Capítulo 44](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/44-acidos-y-bases-ka-y-pka#ch-g12-ka-and-pka), [Capítulo 18](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#ch-g9-acids-bases-ph)).

![Muestras de sangre: su pH se mantiene en un intervalo estrecho.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-buffers-predominance/img-5cdfaccbd12e.jpg)

*Muestras de sangre: su [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) se mantiene en un intervalo estrecho.*

## 45.1 Diagramas de predominio

**Proposición 45.1 (Relación de Henderson).**

En cualquier [disolución acuosa](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/9-disoluciones-y-solubilidad#def-g6-solutions-and-solubility-solute) que contenga el par $\ce{HA}$/$\ce{A-}$,

$$
\mathrm{pH} = pK_a + \log\frac{[\ce{A-}]}{[\ce{HA}]} .
$$

**Demostración.** A partir de $K_a = \dfrac{[\ce{A-}][\ce{H3O+}]}{[\ce{HA}]c^\circ}$, se toma $-\log$ en ambos miembros: $pK_a = \mathrm{pH} - \log\dfrac{[\ce{A-}]}{[\ce{HA}]}$. ∎

**Definición 45.2 (Diagramas de predominio y de distribución).**

El *diagrama de predominio* de un par es un eje de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) dividido en el $pK_a$: por debajo predomina el ácido HA ($[\ce{HA}] > [\ce{A-}]$); por encima, la base $\ce{A-}$. El *diagrama de distribución* muestra la fracción de cada forma, $[\ce{HA}]/c$ y $[\ce{A-}]/c$, en función del [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph); las dos curvas se cortan en $\mathrm{pH} = pK_a$.

**Método 45.3 (Dibujar un diagrama de predominio).**

1. Dibuja un eje de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) de 0 a 14 y marca el $pK_a$ del par.
2. Escribe el ácido a la izquierda del $pK_a$ y la base a la derecha.
3. Para una especie con varios pares (un ácido con dos hidrógenos que ceder, un aminoácido), marca todos los $pK_a$ : cada intervalo corresponde a una forma.
4. A una unidad del $pK_a$ , la razón ya es de 10 a 1: la forma minoritaria está por debajo del $10\,\%$ .

![Diagramas de predominio de cuatro pares: el ácido (a la izquierda, en rojo) domina por debajo de su pK_a; la base (a la derecha, en azul), por encima.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-buffers-predominance/fig-6e70ab8ad5e5.svg)

*[Diagramas de predominio](#def-g12-buffers-predominance-predominance) de cuatro pares: el ácido (a la izquierda, en rojo) domina por debajo de su $pK_a$; la base (a la derecha, en azul), por encima.*

![Diagramas de distribución, calculados a partir de los valores de pK_a. Izquierda: ácido etanoico; las curvas se cortan en 4.76. Derecha: glicina, H2N-CH2-COOH, con dos pares (pK_a 2.35 y 9.78): el catión H3N+-CH2-COOH, el zwitterión H3N+-CH2-COO- y el anión H2N-CH2-COO-.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-buffers-predominance/fig-cdc1ddccc575.svg)

![Diagramas de distribución, calculados a partir de los valores de pK_a. Izquierda: ácido etanoico; las curvas se cortan en 4.76. Derecha: glicina, H2N-CH2-COOH, con dos pares (pK_a 2.35 y 9.78): el catión H3N+-CH2-COOH, el zwitterión H3N+-CH2-COO- y el anión H2N-CH2-COO-.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-buffers-predominance/fig-589d13727d7a.svg)

*[Diagramas de distribución](#def-g12-buffers-predominance-predominance), calculados a partir de los valores de $pK_a$. Izquierda: ácido etanoico; las curvas se cortan en 4.76. Derecha: glicina, $\ce{H2N-CH2-COOH}$, con dos pares ($pK_a$ 2.35 y 9.78): el [catión](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) $\ce{H3N+-CH2-COOH}$, el zwitterión $\ce{H3N+-CH2-COO-}$ y el [anión](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) $\ce{H2N-CH2-COO-}$.*

**Ejemplo 45.4 (La glicina en el cuerpo).**

Al [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) de la sangre, alrededor de 7.4, la glicina está entre sus dos valores de $pK_a$: se encuentra casi por completo en forma de zwitterión, con una carga positiva en el nitrógeno y una carga negativa en el carboxilato, neutra en conjunto. Todos los aminoácidos se comportan del mismo modo.

## 45.2 Indicadores ácido–base

**Definición 45.5 (Indicador ácido–base, zona de viraje).**

Un *indicador ácido–base* es un par $\ce{HInd}$/$\ce{Ind-}$ cuyas dos formas tienen colores distintos y que se usa en cantidades muy pequeñas. Su *zona de viraje* es el intervalo de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) en el que se ve cambiar el color, aproximadamente de $pK_a - 1$ a $pK_a + 1$: por debajo se ve el color de $\ce{HInd}$; por encima, el de $\ce{Ind-}$; y entre ambos, una [mezcla](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/8-sustancias-puras-y-mezclas#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) de los dos.

![Colores de cuatro indicadores en función del pH; las partes sombreadas son las zonas de viraje. El azul de timol, con dos pares, tiene dos zonas de viraje.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-buffers-predominance/fig-f130a996b0dd.svg)

*Colores de cuatro indicadores en función del [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph); las partes sombreadas son las [zonas de viraje](#def-g12-buffers-predominance-indicator). El azul de timol, con dos pares, tiene dos [zonas de viraje](#def-g12-buffers-predominance-indicator).*

**Método 45.6 (Elegir un indicador).**

Para detectar cuándo una disolución pasa por un [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) dado (el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) al final de una [valoración](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/36-las-valoraciones#def-g11-titration-titration), por ejemplo), elige un indicador cuya [zona de viraje](#def-g12-buffers-predominance-indicator) contenga ese [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph): el color cambia entonces justo ahí.

## 45.3 Disoluciones tampón

**Definición 45.7 (Disolución tampón).**

Una *disolución tampón* es una disolución cuyo [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) varía muy poco cuando se le añade un poco de ácido o de base, o cuando se diluye. Suele estar formada por un [ácido débil](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/44-acidos-y-bases-ka-y-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) y su base conjugada en cantidades comparables; su [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) es entonces próximo al $pK_a$ del par.

**Proposición 45.8 (Por qué resiste un tampón).**

En un tampón de $\ce{HA}$ y $\ce{A-}$, un [ácido fuerte](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/44-acidos-y-bases-ka-y-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) añadido es consumido por $\ce{A-}$ ($\ce{A- + H3O+ -> HA + H2O}$) y una [base fuerte](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/44-acidos-y-bases-ka-y-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) añadida, por $\ce{HA}$ ($\ce{HA + OH- -> A- + H2O}$); la razón $[\ce{A-}]/[\ce{HA}]$, y por tanto el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph), cambian solo un poco. La [dilución](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/26-concentracion-y-dilucion#def-g10-concentration-and-dilution-dilution) no cambia en absoluto la razón.

**Demostración.** Por la relación de Henderson, el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) solo depende de la razón. Añadir $1\,\mathrm{mmol}$ de ácido a un tampón con $10\,\mathrm{mmol}$ de cada forma cambia la razón de $10/10$ a $9/11$, y el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) solo en $\log(9/11) = -0.09$. ∎

![Adición de ácido clorhídrico a agua pura y a un tampón de ácido etanoico y etanoato de sodio (0.10\, mol/ L de cada uno). El pH del agua baja de 7 a alrededor de 2; el del tampón, de 4.76 a 4.67.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-buffers-predominance/fig-b2f3fb492334.svg)

*Adición de ácido clorhídrico a agua pura y a un tampón de ácido etanoico y etanoato de sodio ($0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ de cada uno). El [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) del agua baja de 7 a alrededor de 2; el del tampón, de 4.76 a 4.67.*

**Método 45.9 (Preparar un tampón).**

1. Elige un par cuyo $pK_a$ esté a menos de una unidad del [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) deseado (idealmente, muy cerca).
2. Calcula la razón $[\ce{A-}]/[\ce{HA}] = 10^{\mathrm{pH} - pK_a}$ .
3. [Mezcla](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/8-sustancias-puras-y-mezclas#def-g6-pure-substances-and-mixtures-mixture) el [ácido débil](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/44-acidos-y-bases-ka-y-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) y una sal de su base en esa razón, a concentraciones lo bastante altas para absorber las cantidades de ácido o de base.

**En el laboratorio — Preparar un tampón de pH 4.8.**

Se [mezclan](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/2-mezclar-y-disolver#def-g2-mixing-and-dissolving-mix) $50.0\,\mathrm{mL}$ de ácido etanoico a $0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ con $50.0\,\mathrm{mL}$ de etanoato de sodio a $0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$; un [pHmetro](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph-paper) marca alrededor de 4.8. Unas gotas de ácido clorhídrico a $1\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ apenas mueven la lectura, mientras que las mismas gotas en $100\,\mathrm{mL}$ de agua destilada la bajan a alrededor de 3.

## 45.4 Los tampones en los seres vivos

**Ejemplo 45.10 (El tampón de la sangre).**

El principal tampón de la sangre es el par formado por el dióxido de carbono disuelto y el [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) hidrogenocarbonato, $\ce{CO2,H2O}$/$\ce{HCO3-}$. En la sangre, los fisiólogos usan para él la relación $\mathrm{pH} = 6.1 +
\log\big([\ce{HCO3-}]/[\ce{CO2}]\big)$. Los pulmones eliminan el dióxido de carbono y los riñones ajustan el hidrogenocarbonato: juntos mantienen la razón y, por tanto, el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph).

![Análisis del agua de una piscina: los colores de los indicadores dan el pH.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-1/g12-buffers-predominance/img-a2998804630a.jpg)

*Análisis del agua de una piscina: los colores de los indicadores dan el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph).*

## 45.5 Ejercicios

**Ejercicio 45.1 ★.**

¿Qué forma del par $\ce{CH3COOH}$/$\ce{CH3COO-}$ ($pK_a = 4.76$) predomina a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 2, a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 4.76 y a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7?

**Solución de Ejercicio 45.1.**

[pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 2: $\ce{CH3COOH}$. [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 4.76: ambas en cantidades iguales. [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7: $\ce{CH3COO-}$.

**Ejercicio 45.2 ★.**

En el [diagrama de distribución](#def-g12-buffers-predominance-predominance) del ácido etanoico, lee la fracción de $\ce{CH3COO-}$ a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 4 y a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 6.

**Solución de Ejercicio 45.2.**

[pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 4: $1/(1 + 10^{0.76}) = 0.15$. [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 6: $1/(1 + 10^{-1.24}) = 0.95$.

**Ejercicio 45.3 ★.**

¿Qué color muestra el azul de bromotimol a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 5? ¿Y a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7? ¿Y a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 9?

**Solución de Ejercicio 45.3.**

Amarillo; verde (dentro de su [zona de viraje](#def-g12-buffers-predominance-indicator)); azul.

**Ejercicio 45.4 ★.**

¿Qué forma del par $\ce{NH4+}$/$\ce{NH3}$ predomina en una disolución a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7.4? ¿Y a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 11?

**Solución de Ejercicio 45.4.**

A [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7.4, por debajo de 9.26: $\ce{NH4+}$. A [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 11: $\ce{NH3}$.

**Ejercicio 45.5 ★.**

¿Por qué los indicadores se usan en cantidades muy pequeñas?

**Solución de Ejercicio 45.5.**

Un indicador es a su vez un [par ácido–base](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/44-acidos-y-bases-ka-y-pka#def-g12-ka-and-pka-bronsted): en grandes cantidades cambiaría el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) que se supone que debe mostrar.

**Ejercicio 45.6 ★★.**

Calcula la razón $[\ce{CH3COO-}]/[\ce{CH3COOH}]$ a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 3.76, 4.76 y 5.76.

**Solución de Ejercicio 45.6.**

$10^{\mathrm{pH} - 4.76}$: 0.1; 1; 10.

**Ejercicio 45.7 ★★.**

Una [valoración](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/36-las-valoraciones#def-g11-titration-titration) termina a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 8.7. ¿Cuál de los cuatro indicadores de la figura elegirías? ¿Por qué no el rojo de metilo?

**Solución de Ejercicio 45.7.**

La fenolftaleína (8.0–10.0) o el azul de timol (8.0–9.1): sus [zonas de viraje](#def-g12-buffers-predominance-indicator) contienen 8.7. El rojo de metilo vira entre 4.2 y 6.3, lejos de 8.7: habría cambiado mucho antes.

**Ejercicio 45.8 ★★.**

Un tampón contiene $0.20\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ de ácido etanoico y $0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ de etanoato de sodio. Calcula su [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph).

**Solución de Ejercicio 45.8.**

$\mathrm{pH} = 4.76 + \log(0.10/0.20) = 4.76 - 0.30 = 4.46$.

**Ejercicio 45.9 ★★.**

Con el diagrama de la glicina, da la forma predominante a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 1, 6 y 12, con su carga.

**Solución de Ejercicio 45.9.**

[pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 1: el [catión](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) $\ce{H3N+-CH2-COOH}$, carga $+1$. [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 6: el zwitterión, carga total 0. [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 12: el [anión](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) $\ce{H2N-CH2-COO-}$, carga $-1$.

**Ejercicio 45.10 ★★.**

Lee las curvas de respuesta: ¿cuánto baja el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) del agua tras añadir $1.0\,\mathrm{mL}$ de ácido? ¿Y el del tampón?

**Solución de Ejercicio 45.10.**

Agua: de 7.0 a $-\log(1.0 \times 10^{-4}/0.101) = 3.0$, una bajada de 4 unidades. Tampón: de 4.76 a $4.76 + \log(9.9/10.1) = 4.75$, una bajada de 0.01.

**Ejercicio 45.11 ★★.**

¿Qué par de la figura de predominio elegirías para preparar un tampón de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 9.5? ¿En qué razón mezclarías sus dos formas?

**Solución de Ejercicio 45.11.**

$\ce{NH4+}$/$\ce{NH3}$ ($pK_a = 9.26$). Razón $[\ce{NH3}]/[\ce{NH4+}] = 10^{9.5 - 9.26} = 1.7$.

**Ejercicio 45.12 ★★★.**

El tampón etanoato de la figura ($10\,\mathrm{mmol}$ de cada forma) recibe ácido clorhídrico. ¿Cuánto ácido puede admitir antes de que su [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) haya bajado una unidad? ¿Por qué se dice que un tampón más concentrado tiene una capacidad mayor?

**Solución de Ejercicio 45.12.**

El [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) baja una unidad cuando la razón llega a $1/10$: $(10 - n)/(10 + n) = 0.1$, así que $n = 8.2\,\mathrm{mmol}$. Un tampón que contiene más de cada forma puede absorber más ácido o más base para el mismo cambio de la razón: tiene una capacidad mayor.

**Ejercicio 45.13 ★★★.**

¿Qué volumen de disolución de etanoato de sodio a $0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ hay que añadir a $100\,\mathrm{mL}$ de ácido etanoico a $0.10\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$ para obtener un tampón de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 5.0?

**Solución de Ejercicio 45.13.**

Razón $10^{5.0 - 4.76} = 1.74$; el ácido suma $10\,\mathrm{mmol}$, así que hacen falta $17.4\,\mathrm{mmol}$ de etanoato, es decir, $174\,\mathrm{mL}$ de la disolución.

**Ejercicio 45.14 ★★★.**

El azul de timol tiene dos [zonas de viraje](#def-g12-buffers-predominance-indicator). Explica por qué y da su color a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 1, 5 y 10.

**Solución de Ejercicio 45.14.**

Tiene dos [pares ácido–base](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/44-acidos-y-bases-ka-y-pka#def-g12-ka-and-pka-bronsted), con dos $pK_a$, y por tanto dos cambios de color: rojo a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 1, amarillo a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 5, azul a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 10.

**Ejercicio 45.15 ★★★.**

Un tampón de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 4.76 se diluye diez veces con agua destilada. ¿Cuál es su nuevo [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph), según la relación de Henderson? ¿Qué ocurre si se diluye diez veces un [ácido fuerte](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/44-acidos-y-bases-ka-y-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) del mismo [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph)?

**Solución de Ejercicio 45.15.**

La [dilución](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/26-concentracion-y-dilucion#def-g10-concentration-and-dilution-dilution) divide las dos concentraciones por 10: la razón, y por tanto el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) (4.76), no cambian. Un [ácido fuerte](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/44-acidos-y-bases-ka-y-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) diluido diez veces sube una unidad de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph).

## 45.6 Problema: el tampón de la sangre

**Problema 45.1.**

Problema de fin de semana — ¿qué razón entre hidrogenocarbonato y dióxido de carbono mantiene la sangre a pH 7.4?

El [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) de la sangre arterial está normalmente entre 7.38 y 7.42. Su principal tampón es el par $\ce{CO2,H2O}$/$\ce{HCO3-}$, para el que los fisiólogos usan $\mathrm{pH} = 6.1 + \log\big([\ce{HCO3-}]/[\ce{CO2}]\big)$. La concentración normal de hidrogenocarbonato en la sangre es de 22 a $28\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$.

**Parte I — El par.**

1. Escribe la reacción del dióxido de carbono disuelto con el agua que da [iones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) hidrogenocarbonato.
2. ¿Qué especie es el ácido y cuál la base?
3. El valor 6.1 difiere del 6.37 de la tabla de $pK_a$ . Da una razón (piensa en la temperatura del cuerpo y en los demás [iones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) presentes).
4. ¿Qué cantidad de hidrogenocarbonato contienen $5.0\,\mathrm{L}$ de sangre a $24\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ ?

**Parte II — Predominio.**

5. Dibuja el [diagrama de predominio](#def-g12-buffers-predominance-predominance) del par con $pK = 6.1$ .
6. ¿Qué forma predomina en la sangre?
7. ¿Es la sangre ligeramente ácida o ligeramente básica?

**Parte III — La razón.**

8. Con la relación, calcula la razón $[\ce{HCO3-}]/[\ce{CO2}]$ a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7.4.
9. Con $[\ce{HCO3-}] = 24\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ , calcula $[\ce{CO2}]$ .
10. Calcula la razón en los dos extremos del intervalo normal, 7.38 y 7.42.
11. ¿Qué fracción del par está en forma de hidrogenocarbonato a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7.4?
12. Una sangre demasiado básica puede llegar a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7.6. ¿Cuál es entonces la razón?

**Parte IV — Cuando se pierde el equilibrio.**

13. Durante un esfuerzo intenso entran ácidos en la sangre. ¿Qué forma del par los consume? Escribe la reacción.
14. Si el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) bajara a 7.1, ¿en qué se convertiría la razón?
15. Con el hidrogenocarbonato sin cambios, ¿cuánto tendría que aumentar el dióxido de carbono? ¿Qué hacen los pulmones para contrarrestarlo?
16. ¿Por qué un [ácido débil](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/44-acidos-y-bases-ka-y-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) con su base, y no un [ácido fuerte](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/44-acidos-y-bases-ka-y-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) , es la herramienta adecuada para mantener un [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) ?
17. ¿Cuánto cambia el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) si las dos concentraciones se dividen por dos? ¿Por qué?
18. Da la respuesta final: ¿cuál es la razón entre hidrogenocarbonato y dióxido de carbono en la sangre a [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) 7.4?

**Solución de Problema 45.1.**

**1.** $\ce{CO2 + 2H2O <=> HCO3- + H3O+}$.

**2.** El dióxido de carbono disuelto (con el agua) es el ácido; el hidrogenocarbonato, la base.

**3.** El valor de la tabla corresponde a $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ en agua pura; la sangre está a $37\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ y llena de otros [iones](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion), que modifican la constante (y los fisiólogos cuentan todo el dióxido de carbono disuelto).

**4.** A $24\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$, $0.024 \times 5.0 = 0.12\,\mathrm{mol}$.

**5.** Un eje de [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) cortado en 6.1: $\ce{CO2}$ por debajo, $\ce{HCO3-}$ por encima.

**6.** A 7.4, por encima de 6.1: el hidrogenocarbonato.

**7.** Ligeramente básica: su [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) es superior a 7.

**8.** $10^{7.4 - 6.1} = 10^{1.3} = 20$.

**9.** $24 / 20 = 1.2\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$.

**10.** $10^{1.28} = 19$ y $10^{1.32} = 21$.

**11.** $20/21 = 95\,\%$.

**12.** $10^{7.6 - 6.1} = 10^{1.5} = 32$.

**13.** El [ion](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/17-los-iones-y-las-disoluciones-ionicas#def-g9-ions-ion) hidrogenocarbonato: $\ce{HCO3- + H3O+ -> CO2 + 2H2O}$.

**14.** $10^{7.1 - 6.1} = 10$.

**15.** De $24/20 = 1.2$ a $24/10 = 2.4\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$: se duplica. Los pulmones respiran más deprisa y más hondo, para expulsar el exceso de dióxido de carbono.

**16.** Un [ácido débil](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/44-acidos-y-bases-ka-y-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) y su base pueden absorber, cada uno, lo que se añade, y el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) solo depende de su razón; un [ácido fuerte](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/44-acidos-y-bases-ka-y-pka#def-g12-ka-and-pka-strong-acid) solo empujaría el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph) en un sentido.

**17.** Nada: la razón, y por tanto el [pH](https://one-course.com/books/chemistry/1/es/chapter/18-acidos-bases-y-ph#def-g9-acids-bases-ph-ph), siguen siendo los mismos.

**18.** Alrededor de 20.