Cómo se usa
- Elige un modo. «Hallar el pH» calcula el pH a partir de las concentraciones de la forma ácida y la básica; «Hallar la receta» parte de un pH objetivo y calcula cuánto usar de cada forma.
- Elige un amortiguador o introduce un pKa propio. Al elegir de la lista, el pKa se rellena solo.
- «Hallar el pH»: introduce las concentraciones de la forma básica y de la forma ácida.
- «Hallar la receta»: introduce un pH objetivo y una concentración total y obtendrás la concentración de cada forma. Añade un volumen total y el peso molecular de cada forma y obtendrás además la masa (g) que hay que pesar. Déjalos vacíos y solo se muestran las concentraciones.
💡 Los exponentes se pueden escribir con e; por ejemplo, 1.5×10⁻⁵ se escribe 1.5e-5.
Fórmula y notas prácticas
Un amortiguador es una disolución que contiene a la vez un ácido débil y su base conjugada. El ácido que entra lo recoge la base conjugada, y la base que entra la recoge el ácido, así que el pH apenas se mueve.
Partiendo del equilibrio de disociación del ácido y tomando −log a ambos lados se obtiene esto:
- Henderson-Hasselbalch
- pH = pKa + log₁₀( [forma básica] ÷ [forma ácida] )
De ahí se leen dos cosas directamente. Cuando las dos formas están a la misma concentración el término logarítmico vale cero, así que pH = pKa. Y lo que importa es la razón, no la concentración absoluta: diluye el conjunto a la mitad y el pH se queda (aproximadamente) donde estaba.
Cómo se calcula la receta
El pH objetivo fija la razón entre las dos formas.
- Razón
- r = [forma básica] ÷ [forma ácida] = 10^(pH − pKa)
Repartir la concentración total según esa razón da cada una.
- Forma básica
- [forma básica] = total × r ÷ (1 + r)
- Forma ácida
- [forma ácida] = total × 1 ÷ (1 + r)
Multiplica por el volumen y por el peso molecular y ya tienes la masa que hay que poner en la balanza.
- Masa
- masa(g) = concentración(mol/L) × volumen(L) × PM(g/mol)
Notas prácticas
- El pKa del Tris depende mucho de la temperatura. A razón de unos −0.028 / °C, un amortiguador ajustado a pH 8.0 a 25℃ queda cerca de 8.6 a 4℃. Ajusta el pH a la temperatura a la que lo vayas a usar de verdad. Los valores de pKa de esta calculadora son valores bibliográficos publicados entre 20 y 25 ℃; las referencias de abajo dicen de dónde viene cada uno.
- Este cálculo es una aproximación. La ecuación de Henderson-Hasselbalch no tiene en cuenta la fuerza iónica ni los coeficientes de actividad. A concentraciones altas, o con mucha sal presente, el pH real puede diferir del calculado. Confirma siempre con un pHmetro y ajusta.
- La capacidad amortiguadora solo se mantiene cerca del pKa. En cuanto el pH objetivo se aleja más de una unidad del pKa, una de las formas es casi todo y queda poco poder amortiguador. En ese caso, elige otro amortiguador.
- Cuando un sistema tiene varios valores de pKa, como el fosfato y el citrato, elige el que se corresponda con tu pH objetivo. El fosfato tiene tres —2.15 / 7.20 / 12.35— y el que se usa cerca de la neutralidad es el 7.20.
- Para un hidrato, usa el peso molecular que incluya el agua de cristalización. Cambia la masa de forma considerable.
- Piensa también en qué le hace el amortiguador al experimento. El fosfato precipita con el calcio y el magnesio e inhibe algunas enzimas. El Tris reacciona con los aldehídos.
Preguntas frecuentes
Referencias
De dónde vienen los pKa de la lista y la corrección de temperatura del Tris. La ecuación de Henderson-Hasselbalch es una definición y no se cita.
- Good NE, Winget GD, Winter W, Connolly TN, Izawa S, Singh RMM. (1966) Hydrogen Ion Buffers for Biological Research. Biochemistry 5:467–477.doi:10.1021/bi00866a011La fuente de MES 6.15, PIPES 6.8 y HEPES 7.55. Los valores de este artículo son pKa aparentes medidos a 20 ℃ en soluciones 0.1 M.
- Goldberg RN, Kishore N, Lennen RM. (2002) Thermodynamic Quantities for the Ionization Reactions of Buffers. J Phys Chem Ref Data 31(2):231–370.doi:10.1063/1.1416902Acetate 4.76, Bis-Tris 6.5, Phosphate (pKa2) 7.2, MOPS 7.2 y Carbonate (pKa2) 10.33 coinciden, tras redondear, con los valores a 25 ℃ de esta revisión (4.756 · 6.484 · 7.198 · 7.184 · 10.329). El coeficiente del Tris de −0.028/℃ también se deriva de la entalpía de ionización que recoge, 47.45 kJ/mol.
Tris 8.06, Tricine 8.05 y CHES 9.3 no coinciden hasta el último dígito con ninguno de los dos documentos: Goldberg 2002 da 8.072, 8.135 y 9.394 a 25 ℃, y Good 1966 da Tricine 8.15 a 20 ℃. No se consiguió una fuente primaria para estos tres valores.
Se usan a menudo juntas
Molaridad
Calcula la masa, el peso molecular, el volumen o la molaridad a partir de los otros tres.
Preparación de reactivos
Calcula el volumen de solución madre y de diluyente que hace falta para una concentración y un volumen objetivo.
Porcentaje ↔ molaridad
Convierte entre concentración en %(w/v) y molaridad.